Sombras no espaço: pesquisa com participação da UFU pode colocar satélite de Júpiter na rota de missão internacional

Em abril de 2023, a Agência Espacial Europeia (ESA) lançou a missão Juice (Jupiter Icy Moons Explorer), um projeto que viajará pelo espaço até 2031 para estudar Júpiter e suas luas galileanas: Io, Europa, Ganímedes e Calisto, maiores satélites naturais do planeta. No entanto, no meio do trajeto, cientistas têm a oportunidade de fazer um sobrevoo por Kallichore, uma lua extremamente pequena que também orbita Júpiter.

O grande desafio para realizar esse desvio de rota é conseguir mirar os instrumentos da sonda em um alvo de apenas 3,8 quilômetros de diâmetro, localizado a centenas de milhões de quilômetros da Terra. Para resolver esse problema de precisão astronômica, uma equipe internacional de cientistas, com participação de pesquisadores da Universidade Federal de Uberlândia (UFU), publicaram um estudo na revista Nature Astronomy.

Kallichore não é uma lua comum, ela pertence à classe dos satélites irregulares. Diferente das famosas e imensas luas de Júpiter, foco principal da missão Juice, esses corpos celestes possuem órbitas distantes, excêntricas e, muitas vezes, retrógradas, ou seja, giram no sentido contrário à rotação do planeta.

A pesquisadora Evelyn Prais, mestranda em Física da UFU, que participou do estudo, explica que esses satélites são verdadeiros fósseis espaciais: "diferente da nossa Lua, que foi formada junto com a Terra, acredita-se que esses objetos tenham se formado em outra região do Sistema Solar e capturados pela gravidade do planeta há bilhões de anos. Estudar sua órbita, seu formato, sua composição e sua origem nos ajuda a compreender como os planetas gigantes se formaram e como o Sistema Solar evoluiu."

Porém, enxergar Kallichore a partir da Terra é algo muito desafiador. Além do tamanho diminuto, o satélite reflete apenas cerca de 3,7% da luz solar, resultando em uma superfície extremamente escura. Como se não bastasse, a proximidade com Júpiter, que reflete bastante luz, esconde ainda mais o pequeno objeto.

Até então, o catálogo astronômico contava com apenas cerca de 50 observações de Kallichore desde sua descoberta, em 2003. "Com poucas observações disponíveis, sua órbita era bastante incerta. Isso fazia com que a posição prevista do satélite em 2031 tivesse uma incerteza de mais de 1500 quilômetros", aponta a pesquisadora. Para os engenheiros da missão Juice, essa margem de erro significaria apontar as câmeras da sonda para o vazio.

Para reduzir essa incerteza antes de 2028, prazo final para a ESA decidir se inclui Kallichore no roteiro da missão, a equipe liderada pelo astrofísico Juan Luis Rizos, do Instituto de Astrofísica da Andaluzia (Espanha), recorreu a um fenômeno chamado ocultação estelar.

O evento funciona como um microeclipse: quando o pequeno satélite passa em frente a uma estrela distante, ele bloqueia temporariamente a luz que chega à Terra. Cronometrando esse breve piscar, os cientistas conseguem determinar a posição, o tamanho e o formato do objeto. Contudo, prever onde a sombra de apenas quatro quilômetros do satélite iria se projetar na Terra era o verdadeiro desafio.

O professor Altair Gomes Junior, do Instituto de Física da UFU e que também participou da pesquisa, explica que a solução exigiu uma operação logística complexa em duas etapas. Primeiro, a equipe utilizou o Telescópio Espacial Hubble e o Gran Telescopio Canarias (GTC). "As observações do Hubble conseguiram diminuir a incerteza da sombra na data da ocultação para cerca de 30 quilômetros, quase 10 vezes o tamanho do satélite", relata o professor.

Com a área restrita, uma campanha internacional acionou observadores profissionais e amadores distribuídos em diversos países no final de 2025 para capturar o exato momento da ocultação estelar, enviando os dados para um servidor central em Paris.

A inserção da UFU nesse projeto global se deu pela vasta experiência do grupo em dinâmica orbital, que lidera o desenvolvimento de softwares específicos para a predição de ocultações estelares, o que atraiu o convite dos cientistas europeus.

A equipe de pesquisadores brasileiros atuou diretamente nas previsões das ocultações e nas complexas integrações numéricas para o refinamento da órbita, utilizando ferramentas computacionais desenvolvidas em parte pela própria universidade. Além disso, também foram responsáveis pela coleta e filtragem dos dados observacionais astrométricos e pela realização dos testes iniciais de integração orbital.

A colaboração dos cientistas conseguiu reduzir a incerteza da órbita de Kallichore em mais de 80%, além de confirmar seu formato alongado e sua coloração escura. Embora a decisão final sobre o desvio da sonda europeia dependa de variáveis operacionais que serão definidas até 2028, a pesquisa favoreceu o cenário de inclusão. 

Para Prais, a publicação da pesquisa vai além da exploração espacial, é uma prova do potencial acadêmico do país e da UFU. "Esse trabalho mostra que pesquisadores de universidades públicas brasileiras podem contribuir ativamente para pesquisas internacionais de grande relevância, reforçando a importância do investimento contínuo em ciência", conclui.

O artigo foi publicado na Nature Astromy e pode ser acessado aqui.

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