DETERMINAÇÃO DA FORMA DE CORPOS MENORES A PARTIR DE OCULTAÇÕES ESTELARES

A determinação da forma de corpos menores a partir de ocultações estelares permite obter medições de dimensão com precisão na ordem de quilômetros, e por consequência determinar propriedades físicas como densidade e albedo com grande acurácia (BRAGA-RIBAS 2013). Outras técnicas atingem precisões de até ~20% do tamanho do objeto, ou dezenas a centenas de quilômetros, portanto muito menores (MULLER 2018). Atualmente, é um dos únicos métodos que permite detecção de atmosferas com pressões na ordem de nanobar por meio de observações a distância, fornecendo informações importantes sobre os processos térmicos existentes nos corpos observados (BRAGA-RIBAS 2013).

A aquisição dos dados não necessita de grandes telescópios, uma vez que objetiva-se detectar a ausência de luz de uma estrela provocada pela passagem do objeto de interesse e não o brilho do objeto, por vezes muito baixo e de difícil detecção (ROMMEL 2018). Além disso, podem ser usados tanto CCDs como 24

câmeras de vídeo comuns, desde que feitos os devidos ajustes. Isso torna a aquisição de dados de ocultação muito versátil, permitindo o uso de telescópios pequenos, por vezes móveis, e colaborações com astrônomos amadores por todo o mundo (PRIALNIK et al. 2020).

Antes de se observar uma ocultação, é necessário fazer uma predição do evento. Isso é feito por meio da comparação das posições das estrelas (disponíveis com vários graus de precisão em catálogos de posições estelares) e do objeto de interesse, dada por sua efeméride (DESMARS et al. 2015). Com isso, obtém-se 25

um mapa de previsão, que mostra as áreas da superfície da Terra que serão cobertas pela sombra gerada pelo objeto ao passar em frente a estrela (Figura 21).

Levando em consideração que a distância da estrela ao observador é muito maior que a distância do observador ao objeto de interesse, temos que os raios de luz emitidos pela estrela comportam-se como raios paralelos, resultando na projeção de uma sombra do tamanho real do objeto sobre a Terra. Consequentemente, um

CCDs ou dispositivos de carga acoplada são detectores de sinais de alta precisão, capazes de 24

detectar a incidência de fótons pixel a pixel, amplamente utilizados em astronomia observacional. Mais detalhes podem ser encontrados em Chromey (2010) e Lesser (2015).

Efeméride é a trajetória percorrida pelo objeto, ou, em outras palavras, sua posição (e por vezes 25

conjunto de observações simultâneas feitas em locais diferentes da Terra proporciona um perfil instantâneo do corpo no plano do céu (ROMMEL 2018), conforme ilustrado na Figura 22.

Figura 21 - Exemplo de mapa de predição de ocultação estelar. A trajetória da sombra do objeto está

representada pelas linhas em preto, e a posição do centro da sombra de minuto em minuto pelos pontos vermelhos sobre a linha central. No topo e base do mapa constam informações usadas para se localizar o alvo no céu e se registrar as informações de forma apropriada, como data e horário do evento, dentre outras.

Fonte: Autoria própria.

A análise é feita mediante obtenção e modelagem de curvas de luz da estrela ocultada (ou alvo). Uma curva de luz consiste em um gráfico de luminosidade versus tempo (Figura 23a), e é obtida a partir das imagens coletadas na observação de um evento ; tais curvas fornecem diversas informações sobre o objeto, como dimensão 26

da linha do perfil do objeto observada no sitio, presença e propriedades da atmosfera, e presença de anéis (BRAGA-RIBAS 2013, 2014; ELLIOT 1979). Denomina-se imersão quando o alvo é ocultado pelo corpo, e emersão quando volta a aparecer ao final do evento (ELLIOT 1979). A precisão na determinação dos

Os dados coletados pelos observadores, que no geral consistem em uma série de imagens, são 26

reduzidos à curvas de luz para uma determinada estrela. Por essa razão o método é denominado de redução de imagens (ou dados) de ocultações estelares.

instantes quando esses fenômenos ocorrem afeta diretamente a precisão dos valores de dimensão obtidos, pois esses são obtidos a partir da correlação da duração da ocultação e da velocidade de passagem da sombra. Cada observador obterá um valor de dimensão para uma dada latitude, denominado de corda; portanto, ao correlacionar várias cordas, pode-se aproximar a forma do objeto ajustando-se uma elipse (Figura 23b).

Figura 22 - Figura esquemática ilustrando uma ocultação estelar. Por estar muito mais distante do

observador do que o objeto de interesse, a estrela projeta uma sombra de tamanho real sobre a superfície da Terra, o que permite calcular a forma do objeto a partir da detecção de sua sombra em diversas posições.

Fonte: Autoria própria.

Figura 23 - a) Curva de luz esquemática para uma ocultação central (o centro da sombra é detectado

pelo observador), para um astro com atmosfera e anel. A queda corresponde ao momento em que o astro obstrui a visão da estrela por completo. Notar os picos ocasionados pelo anel e atmosfera. No caso de ocultações centrais, a refração da luz da estrela ao passar pela atmosfera gera o flash central, de difícil detecção. b) Exemplo de ajuste de elipse para um conjunto de cordas, conforme explicado no texto.

Fonte: a) Elliot (1979); e b) Braga-Ribas et al. (2014).

Diversos fatores devem ser levados em consideração ao se usar o método de redução de dados de ocultações estelares, tal como imprecisões nas propriedades orbitais dos objetos de interesse, imprecisões nas posições das estrelas,

características dos equipamentos de coleta de dados, dentre outros. Rommel (2018) apresenta todas as etapas mencionadas acima em grande detalhe, bem como as correções necessárias para se atingir resultados com a maior precisão possível. Recomenda-se aos leitores interessados que busquem esse ou outros trabalhos, como, Benedetti-Rossi (2016) e Braga-Ribas (2013).

3.3 MÉTODOS ALTERNATIVOS PARA DETERMINAR A FORMA DE CORPOS