Quando olhamos para o Sistema Solar, vemos objetos de todos os tamanhos, desde pequenos grãos de poeira até planetas gigantes e o Sol.

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Um tema comum entre esses objetos é que os grandes são (mais ou menos) redondos, enquanto os pequenos são irregulares. Mas por que?

Uma variedade de pequenos corpos do Sistema Solar, em escala. Os objetos maiores são redondos, mas os pequenos são tudo menos isso! Crédito da imagem: Wikipedia / Antonio Ciccolella

Gravidade: a chave para transformar grandes coisas...

A resposta de por que os objetos maiores são redondos se resume à influência da gravidade. A atração gravitacional de um objeto sempre apontará para o centro de sua massa. Quanto maior algo é, mais massivo ele é e maior sua atração gravitacional.

Para objetos sólidos, essa força é oposta pela força do próprio objeto. Por exemplo, a força descendente que você experimenta devido à gravidade da Terra não o puxa para o centro da Terra. Isso porque o chão empurra de volta você; tem força demais para permitir que você afunde.

No entanto, a força da Terra tem limites. Pense em uma grande montanha, como o Monte Everest, ficando cada vez maior à medida que as placas do planeta se juntam. À medida que o Everest fica mais alto, seu peso aumenta até o ponto em que começa a afundar. O peso extra empurrará a montanha para baixo no manto da Terra, limitando sua altura.

Se a Terra fosse feita inteiramente de oceano, o Monte Everest simplesmente afundaria até o centro da Terra (deslocando qualquer água por onde passasse). Quaisquer áreas onde a água fosse excepcionalmente alta afundaria, puxada para baixo pela gravidade da Terra. As áreas onde a água estaria anormalmente baixa seriam preenchidas por água deslocada de outro lugar, como resultado este oceano imaginário da Terra se tornaria perfeitamente esférico.

Mas a questão é que a gravidade é surpreendentemente fraca. Um objeto deve ser realmente grande antes que possa exercer uma atração gravitacional forte o suficiente para superar a resistência do material do qual é feito. Objetos sólidos menores (metros ou quilômetros de diâmetro), portanto, têm atrativos gravitacionais que são muito fracos para puxá-los para uma forma esférica.

É por isso, aliás, que você não precisa se preocupar em colapsar em uma forma esférica sob sua própria atração gravitacional, seu corpo é forte demais para a minúscula atração gravitacional que exerce para fazer isso.

Alcançando o equilíbrio hidrostático

Quando um objeto é grande o suficiente para que a gravidade vença, superando a resistência do material do qual o objeto é feito, ele tenderá a puxar todo o material do objeto para uma forma esférica. Pedaços de objeto muito altos serão puxados para baixo, deslocando o material abaixo deles, o que fará com que áreas muito baixas sejam empurradas para fora.

Quando essa forma esférica é alcançada, dizemos que o objeto está em “equilíbrio hidrostático”. Mas quão massivo deve ser um objeto para atingir o equilíbrio hidrostático? Isso depende do que é feito. Um objeto feito apenas de água líquida o administraria com facilidade, pois essencialmente não teria força, já que as moléculas de água se movem com bastante facilidade.

Enquanto isso, um objeto feito de ferro puro precisaria ser muito mais massivo para que sua gravidade superasse a resistência inerente do ferro. No Sistema Solar, o diâmetro limite necessário para um objeto gelado se tornar esférico é de pelo menos 400 quilômetros - e para objetos feitos principalmente de material mais forte, o limite é ainda maior.

A lua de Saturno, Mimas, que se parece com a Estrela da Morte, é esférica e tem um diâmetro de 396 km. Atualmente é o menor objeto que conhecemos que pode atender ao critério.

A lua Mimas de Saturno, conforme imageada pela espaçonave Cassini, mal é grande o suficiente para a gravidade puxá-la para uma forma esférica. A vasta cratera Herschel, que faz Mimas parecer a Estrela da Morte, é a cicatriz de um impacto tão grande que quase destruiu Mimas! Crédito da Imagem: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute

Constantemente em movimento

Mas as coisas ficam mais complicadas quando você pensa sobre o fato de que todos os objetos tendem a girar ou rolar pelo espaço. Se um objeto está girando, os locais em seu equador (o ponto no meio do caminho entre os dois polos) sentem uma atração gravitacional ligeiramente reduzida em comparação com os locais próximos ao polo.

O resultado disso é que a forma perfeitamente esférica que você esperaria em equilíbrio hidrostático é deslocada para o que chamamos de “esferoide achatado” - onde o objeto é mais largo em seu equador do que seus polos. Isso é verdade para a nossa Terra giratória, que tem um diâmetro equatorial de 12.756 km e um diâmetro de polo a polo de 12.712 km.

Quanto mais rápido um objeto gira no espaço, mais dramático é esse efeito. Saturno, que é menos denso que a água, gira em seu eixo a cada dez horas e meia (em comparação com o ciclo mais lento de 24 horas da Terra). Como resultado, é muito menos esférico do que a Terra.

O diâmetro equatorial de Saturno é pouco acima de 120.500 km - enquanto seu diâmetro polar é pouco mais de 108.600 km. É uma diferença de quase 12.000km!

O mosaico final de Saturno e suas luas da espaçonave Cassini, tirada em setembro de 2017, realmente dá uma ideia de como o planeta gigante é achatado! Crédito da imagem: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute

Algumas estrelas são ainda mais radicais. A estrela brilhante Altair, visível no céu do norte da Austrália nos meses de inverno, é uma dessas estranhezas. Seu ciclo é uma vez a cada nove horas ou mais. É tão rápido que seu diâmetro equatorial é 25% maior que a distância entre seus polos!

A resposta curta

Quanto mais você analisa uma questão como essa, mais aprende. Mas, para responder de forma simples, a razão pela qual grandes objetos astronômicos são esféricos (ou quase esféricos) é porque eles são massivos o suficiente para que sua atração gravitacional possa superar a força do material de que são feitos.

♦ Este artigo foi republicado em The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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Referência:

ABRAMS, Joel. I’ve always wondered: why are the stars, planets and moons round, when comets and asteroids aren’t? The Conversation, 15, jul. 2021. I’ve Always Wondered. Disponível em: <https://theconversation.com/ive-always-wondered-why-are-the-stars-planets-and-moons-round-when-comets-and-asteroids-arent-160541?utm_medium=Social&utm_source=Facebook&fbclid=IwAR11VJaT2OuPW2i5elu-4r7xB72YBh3Iz4fQtwIN_L3c-ShfkeU2QfitjZk#Echobox=1626404580>. Acesso em: 01, ago. 2021.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.