Pierścienie w Układzie Słonecznym nie są dokładnie rzadkie. Połowa planet je ma, a inne mogły je mieć w przeszłości. Niektóre asteroidy mają pierścienie, podobnie jak planeta karłowata Haumea. Nawet Słońce ma swego rodzaju pierścienie.

Teraz astronomowie odkryli zupełnie nowy system pierścieni. Tylko ten sprawił, że drapią się po głowach, ponieważ nie przypomina niczego innego w Układzie Słonecznym.

Quaoar, mała planeta karłowata, która wisi w Pasie Kuipera za Plutonem, jest również okrążona przez gęsty pierścień – pierścień krążący w odległości tak dużej, że nadal powinien być sklejony jak księżyc.

Odkrycie oznacza, że ​​naukowcy mogą potrzebować zrewidować nasze rozumienie tego, w jaki sposób powstają księżyce i pierścienie oraz jak oddziałują grawitacyjnie z ich większymi towarzyszami.

Quaoar, mierzący zaledwie 1110 kilometrów (690 mil) średnicy, został odkryty w 2002 roku i przez lata okazał się całkiem interesującą małą skalną kulą. Wykazuje oznaki wulkanizmu lodowego, a nawet ma uroczy mały księżyc o nazwie Weywot, o średnicy zaledwie 170 kilometrów.

Ale w 2021 roku astronomowie zauważyli coś jeszcze. Obserwowali, jak Quaoar, ciemny cień w najdalszych zakątkach Układu Słonecznego, przesunął się na pozycję, aby zasłonić odległą gwiazdę, rodzaj obserwacji zwany zakryciem. Obserwacje z naziemnego teleskopu w Australii sugerowały, że planeta karłowata może zawierać pierścień.

Kierowany przez astronoma Bruno Morgado z Uniwersytetu Federalnego w Rio de Janeiro w Brazylii zespół astronomów udał się, aby sprawdzić, czy uda im się znaleźć więcej dowodów. Ale wiesz, nie możesz po prostu skierować teleskopu na maleńką planetę karłowatą w głębokiej ciemności Pasa Kuipera i mieć nadzieję, że dostrzeżesz jakikolwiek szczegół, nie mówiąc już o zobaczeniu samych pierścieni.

Zamiast tego naukowcy musieli polegać na danych zebranych przez wiele teleskopów naziemnych w latach 2019-2020, szukając większej liczby zakryć, a także obserwacji zakrycia, które on i jego zespół zebrali w 2021 r. przy użyciu charakterystyki Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Satelita ExOPlanet (Cheops). Cheops, przebywający w kosmosie, był potrzebny, aby wykazać, że naziemne ślady pierścienia nie były efektem zniekształceń atmosferycznych.

Ostatecznie połączone dane dały więcej niż tylko wskazówkę.

„Kiedy złożyliśmy wszystko razem, zobaczyliśmy spadki jasności, które nie były spowodowane Quaoarem, ale wskazywały na obecność materii na kołowej orbicie wokół niego” – mówi Morgado. „W chwili, gdy to zobaczyliśmy, powiedzieliśmy:„ Dobra, widzimy pierścień wokół Quaoar ”.

Dane pozwoliły naukowcom scharakteryzować pierścień i tutaj zrobiło się naprawdę dziwnie. Pierścień krąży wokół planety karłowatej w odległości 4100 kilometrów od centrum Quaoar, czyli około 7,4 promienia Quaoar. (Weywot, dla przypomnienia, jest znacznie dalej, w odległości 24 promieni). Ale granica Roche w Quaoar znajduje się zaledwie 1780 kilometrów od centrum Quaoar.

Granica Roche’a to krytyczna odległość od ciała, przy której siły pływowe – to znaczy grawitacja – rozerwą je na stos gruzu, gdy grawitacja większego ciała przekroczy grawitację wymaganą do utrzymania razem mniejszego ciała.

Gdy duży obiekt przekroczy limit Roche’a, można rozsądnie oczekiwać, że zostanie zredukowany do gruzu, który wkrótce zostanie zmiażdżony w pierścień. Poza granicą Roche powinieneś znaleźć nienaruszone księżyce.

Jasne, szczątki mogą istnieć poza granicami Roche’a, ale nadal powinny się zlepiać w stosunkowo krótkim czasie, zaledwie kilka dekad, i stopić się w coś w rodzaju księżyca. Żadne inne ciało Układu Słonecznego nie ma pierścieni poza granicami Roche’a.

„To, co jest tak intrygujące w tym odkryciu wokół Quaoar, to fakt, że pierścień materii jest znacznie dalej niż granica Roche’a” – mówi astronom Giovanni Bruno z Narodowego Instytutu Astrofizyki we Włoszech.

„W wyniku naszych obserwacji, klasyczne przekonanie, że gęste pierścienie mogą przetrwać tylko w obrębie ciała planetarnego w granicach Roche’a, musi zostać gruntownie zrewidowane”.

Trzeba będzie przeprowadzić więcej badań, aby dowiedzieć się, dlaczego pierścień nie zmienił się w księżyc, ale istnieje kilka możliwych wyjaśnień. Jednym z nich jest to, że gruz tworzący pierścień jest z jakiegoś powodu bardziej skłonny do odbijania się od siebie niż do sklejania się. Inną możliwością jest to, że Weywot, a nawet jak dotąd niewykryty księżyc Quaoar, powoduje zaburzenia grawitacyjne, które utrzymują prędkość zderzenia w pierścieniu na wystarczająco wysokim poziomie, aby zapobiec zlepianiu się.

Ale odkrycie sugeruje również, że takich pierścieni może być więcej, krążących wokół mniejszych obiektów Układu Słonecznego, które jeszcze nie zostały znalezione. Być może w jednym z nich również znajdziemy odpowiedzi.

Badania zostały opublikowane w Natura.