Kiedy myślimy o układach pierścieniowych, naturalnie przychodzą na myśl planety takie jak Saturn. Piękne pierścienie są z pewnością najbardziej znane, ale nie są jedyną planetą w naszym Układzie Słonecznym, która je ma. Jak Podróżnik Misje pokazały, że każda planeta w zewnętrznym Układzie Słonecznym - od Jowisza po Neptuna - ma swój własny system pierścieni. W ostatnich latach astronomowie odkryli, że mają je nawet niektóre mniejsze planety - takie jak asteroidy Centaur 10199 Chariklo i Chiron z 2006 roku.
Było to dość zaskakujące odkrycie, ponieważ obiekty te mają tak chaotyczne orbity. Biorąc pod uwagę, że ich ścieżki przez Układ Słoneczny są często zmieniane przez potężną grawitację gazowych gigantów, astronomowie naturalnie zastanawiali się, w jaki sposób niewielka planeta może zatrzymać układ pierścieni. Ale dzięki zespołowi naukowców z Uniwersytetu Stanowego w Sao Paulo w Brazylii możemy być bliscy odpowiedzi na to pytanie.
W badaniu zatytułowanym „The Rings of Chariklo Under Close Encounters With The Giant Planets”, które niedawno ukazało się w The Astrophysical Journalwyjaśnili, w jaki sposób zbudowali model Układu Słonecznego, który obejmował 729 obiektów symulowanych. Wszystkie te obiekty były tego samego rozmiaru co Chariklo i miały swój własny system pierścieni. Następnie zajęli się badaniem, w jaki sposób wpłynęły na nich interakcje z gazowym gigantem.
Aby to rozbić, centaury są populacją obiektów w naszym Układzie Słonecznym, które zachowują się zarówno jako komety, jak i asteroidy (stąd ich nazwy od hybrydowych bestii mitologii greckiej). 10199 Chariklo jest największym znanym członkiem populacji centaurów, możliwym byłym Trans-Neptunian Object (TNO), który obecnie krąży między Saturnem a Uranem.
Pierścienie wokół tej asteroidy zostały po raz pierwszy zauważone w 2013 roku, kiedy asteroida przeszła gwiezdną okultyzm. Ujawniło to układ dwóch pierścieni o promieniu odpowiednio 391 i 405 km i szerokościach odpowiednio około 7 km 3 km. Właściwości absorpcyjne pierścieni wykazały, że były one częściowo złożone z lodu wodnego. Pod tym względem były bardzo podobne do pierścieni Jowisza, Saturna, Urana i innych gazowych gigantów, które składają się głównie z lodu wodnego i pyłu.
Następnie w 2015 r. Dokonano ustaleń wskazujących, że Chiron z 2006 r. - kolejny ważny Centaur - może mieć własny pierścień. Doprowadziło to do dalszych spekulacji, że w Układzie Słonecznym może znajdować się wiele mniejszych planet, które mają układ pierścieni. Naturalnie było to nieco kłopotliwe dla astronomów, ponieważ pierścienie są delikatnymi strukturami, które uważano za wyłączne dla gazowych gigantów naszego Układu.
Profesor Othon Winter, główny badacz zespołu z Sao Paulo, powiedział Space Magazine pocztą elektroniczną:
„Na początku było zaskoczeniem znalezienie Centaura z pierścieniami, ponieważ Centaury mają chaotyczne orbity wędrujące między gigantycznymi planetami i mające z nimi częste bliskie spotkania. Wykazaliśmy jednak, że w większości przypadków system pierścieni może przetrwać wszystkie bliskie spotkania z gigantycznymi planetami. Dlatego centaury z pierścieniami mogą być znacznie bardziej powszechne, niż myśleliśmy wcześniej. ”
Ze względu na swoje badania Winter i jego koledzy zastanawiali się nad orbitami 729 symulowanych klonów Chariklo, krążących wokół Słońca w ciągu 100 milionów lat. Na podstawie tego Winter i jego koledzy stwierdzili, że każdy Centaur miał średnio około 150 bliskich spotkań z gazowym gigantem, w promieniu jednego Wzgórza danej planety. Jak to opisał Winter:
„Badanie przeprowadzono w dwóch etapach. Najpierw rozważaliśmy zestaw ponad 700 klonów Chariklo. Klony miały początkowe trajektorie, które nieco różniły się od Chariklo do celów statystycznych (ponieważ mamy do czynienia z chaotycznymi trajektoriami) i obliczeniowo symulowały swoją ewolucję orbity do przodu w czasie (aby zobaczyć swoją przyszłość), a także wstecz w czasie (aby zobaczyć ich przeszłość). Podczas tych symulacji zarchiwizowaliśmy informacje o wszystkich bliskich spotkaniach (wiele tysięcy), jakie mieli z każdą z gigantycznych planet. ”
„W drugim etapie przeprowadziliśmy symulacje każdego z bliskich spotkań znalezionych w pierwszym etapie, ale teraz obejmujemy dysk cząstek wokół Chariklo (reprezentujących cząstki pierścieniowe). Następnie pod koniec każdej symulacji analizowaliśmy, co stało się z cząsteczkami. Które zostały usunięte z Chariklo (uciekając z pola grawitacyjnego)? Które były mocno zaniepokojone (wciąż krążą wokół Chariklo)? Które nie odczuły żadnego znaczącego efektu? ”
Ostatecznie symulacje wykazały, że w 90 procentach przypadków pierścienie Centaurów przeżyły swoje bliskie spotkania z gazowymi gigantami, podczas gdy zostały one zakłócone w 4 procentach przypadków i zostały usunięte tylko w 3 procentach przypadków. Doszli zatem do wniosku, że jeśli istnieje skuteczny mechanizm, który tworzy pierścienie, to jest on wystarczająco silny, aby pozwolić Centaurom je zatrzymać.
Co więcej, ich badania wydają się wskazywać, że to, co zostało uznane za unikalne dla niektórych ciał planetarnych, może faktycznie być bardziej powszechne. „Ujawnia, że nasz Układ Słoneczny jest złożony nie tylko jako całość lub dla dużych ciał”, powiedział Winter, „ale nawet małe ciała mogą wykazywać złożone struktury i jeszcze bardziej złożoną ewolucję czasową”.
Następnym krokiem dla zespołu badawczego jest zbadanie formacji pierścienia, co może wykazać, że w rzeczywistości zbierają je od samych gazowych gigantów. Ale niezależnie od tego, skąd pochodzą, staje się coraz bardziej jasne, że centaury takie jak 10199 Chariklo nie są same. Co więcej, w najbliższym czasie nie rezygnują z pierścieni!
