A curva de luz de um asteroide é simplesmente a variação de seu brilho ao longo do tempo. O período de rotação e até mesmo a forma do asteroide podem ser obtidos a partir da análise de suas curvas de luz. Vale ressaltar que os asteroides não têm luz própria, mas refletem a luz solar. A variação de brilho que pode ser observada nas curvas de luz de asteroides são devido à forma do asteroide (geralmente os asteroides tem formas irregulares), à geometria de observação e, também à variação da composição superficial do asteroide.
Na figura abaixo pode-se verificar uma curva de luz real do asteroide 201 Penelope. É possível notar que a amplitude (diferença entre o valor máximo e mínimo) dessa curva de luz tem cerca de 0,5 magnitudes, o que indica que o asteroide tem uma forma ligeiramente alongada. Se fosse um asteroide aproximadamente esférico, a sua curva de luz teria um amplitude menor do que 0,2 magnitudes de variação.
Curva de luz do asteroide 201 Penelope. Gráfico: Evil Monkey / via Wikimedia Commons / CC-BY-SA 2.5
O primeiro a observar que os asteroides possuem rotação foi Von Oppolzer em 1901, o qual observou que o brilho do asteroide próximo da Terra 433 Eros variava ao longo do tempo. Assim, Von Oppolzer interpretou que as variações observadas são resultado de um corpo irregular girando em torno do seu eixo. Porém para que essas variações sejam observadas da Terra é necessário que o movimento de rotação do asteroide esteja ocorrendo em um eixo de rotação que não seja em direção a linha de visada do observador na Terra. Ou seja, é importante que a o ângulo de aspecto (ângulo entre o observador na Terra e o eixo de rotação do asteroide) não seja igual a zero, pois assim teremos sempre a mesma face do asteroide, e a variação de brilho não será verificada. Com o passar do tempo, a geometria de observação mudará, tendo em vista que as posições da Terra, e do asteroide estão mudando, o ângulo de aspecto também irá mudar, provocando alterações na forma da curva de luz. A mudança mais característica é a variação da amplitude da curva de luz, que pode aumentar ou diminuir. Isso é importante para determinar forma dos asteroide, que podem ser modelada por astrônomos que estudam esses corpos celestes.
Para determinar o período de rotação dos asteroides, é necessário observar esses objetos por várias horas, para que seja possível cobrir a rotação completa em torno do seu eixo. Essas curvas de luz são periódicas, o que nos permite observar a repetição periódica das características das faces do asteroide que se repetem ao longo do tempo. Como os asteroides têm formas irregulares em sua maioria, cada face do asteroide refletirá a luz de uma forma distinta. Assim, quando o asteroide estiver nos mostrando a sua face de maior área, o brilho medido na curva de luz será maior. À medida que o asteroide gira, a superfície da área refletora vai diminuindo, e consequentemente o brilho também vai diminuindo. Após atingir esse mínimo, o seu brilho voltará a aumentar em função da sua superfície refletora que também estará aumentando. Dessa forma, a curva de luz de um asteroide terá completado uma rotação completa quando essa curva tem dois máximos e dois mínimos para o caso de um asteroide alongado (como mostrado no gráfico).
As primeiras medições do período rotacional de um asteroide foram feitas baseadas do tempo transcorrido entre os máximos e os mínimos repetidos pelas curvas. Após o maior conhecimento dessas curvas de luz e também do aumento da quantidade de asteroides observados, o período de rotação passou a ser tratado como um problema matemático que poderia ser resolvido por uma análise de série temporal. Atualmente, o método mais utilizado para determinar períodos de rotação de asteroides é o método de análise de série de Fourier, proposto por Harris em 1983.
Referências:
HARRIS AND YOUNG (1983). Asteroid rotation IV. Revista Icarus, 54:59-109.
MONTEIRO, F. (2016). Determinação das propriedades rotacionais de asteroides próximos da Terra através do projeto IMPACTON. Dissertação de mestrado do Observatório nacional.