Sekretne życie mniejszych planet może być jeszcze bardziej złożone i fascynujące, niż nam się wydawało. Naukowcy odkryli, że para delikatnych pierścieni okrążająca Chariklo, centaura krążącego wokół Słońca na orbicie rozciągającej się za orbitą Jowisza, rzeźbiona jest w rzeczywistości przez maleńki i niewidoczny księżyc.
Chariklo to małe ciało Układu Słonecznego należące do kategorii centaurów., czyli planetoid krążących wokół Słońca na orbicie między orbitą Jowisza a Neptuna (a nie między Jowiszem a Marsem, gdzie rozciąga się Pas Planetoid). Co ciekawe, obiekt ten o średnicy zaledwie 250 kilometrów, jest jak dotąd jedynym znanym centaurem/planetoidą z pierścieniami i jakby tego było mało, ma od razu dwa pierścienie, zamiast jednego.
Nie wiadomo, w jaki sposób planetoida jest w stanie utrzymać przy sobie pierścień. Światło na to może jednak rzucić zespół naukowców pracujący pod kierownictwem astronomki Amandy Sickafoose z Planetary Science Institute, który przeprowadził symulacje i odkrył, że w wyjaśnieniu fenomenu pierścieni może pomóc istnienie księżyca.
„Pierścienie wokół planetek odkryto dopiero niedawno i obecnie znana jest jedynie niewielka liczba takich układów. Przeprowadzono już wiele znaczących badań nad spektakularnymi pierścieniami planet-olbrzymów, jednak mechanizmy powstawania i ewolucji pierścieni wokół małych obiektów nie są jak na razie dobrze znane. Pokazaliśmy, że jedną z możliwości istnienia cienkich pierścieni wokół małych ciał jest to, że są one kształtowane przez mały księżyc krążący wokół takiej planetoidy”
mówi Sickafoose.
W rzeczywistości pierścienie w Układzie Słonecznym nie są rzadkością. Połowa planet (Jowisz, Saturn, Uran i Neptun) ma znane pierścienie, a niektóre planety karłowate również. Zwykle składają się z małych ziaren pyłu i lodu, które krążą wokół równika ciała i są grawitacyjnie uwiązane na orbicie wokół niego, niczym szczątki zniszczonego księżyca.
Odkrywamy coraz większą liczbę planetoid posiadających księżyce, więc planetki z małymi pierścieniami nie są najdziwniejszą rzeczą, jaką można sobie wyobrazić. Ale dwa bardzo wyraźnie zdefiniowane pierścienie wokół Chariklo są interesujące.
Sickafoose oraz informatyk Mark Lewis z Trinity University, chcieli sprawdzić, co sprawia, że te dwa pierścienie są tak uporządkowane. W tym celu przeprowadzili serię symulacji N-ciał , korzystając ze zmodyfikowanego kodu pierwotnie zaprojektowanego w celu zrozumienia pierścieni Saturna, i zmieniając różne parametry tak, aby odtworzyć system Chariklo.
Naukowcy odkryli, że pojedynczy maleńki księżyc o średnicy zaledwie 1 km może pomóc w utrzymaniu pierścieni podobnych do tych obserwowanych wokół Chariklo, kształtując je i utrzymując między nimi odstęp w podobny sposób jak w przypadku księżyców pasterskich Saturna. Właściwie taki księżyc mógłby być nawet niezbędny.
„Pierścienie planet w sposób naturalny będą się rozprzestrzeniać lub rozpraszać w miarę upływu czasu. Chariklo posiada dwa cienkie pierścienie o szerokości kilku kilometrów. Aby pierścienie pozostały tak cienkie, musi istnieć mechanizm ograniczający materiał i zapobiegający jego rozprzestrzenianiu się.”
– mówi Sickafoose.
„Właściwie pokazujemy to w artykule, symulując układ pierścieni podobny do Chariklo, który nie ma satelity, i stwierdzamy, że szerokość pierścieni rośnie liniowo w czasie. Inaczej jest w przypadku, gdy satelita znajduje się w rezonansie z materią tworzącą pierścienie, dzięki czemu ogranicza pierścienie do obserwowanych szerokości kilometrowych.”
Co ciekawe, oba pierścienie znajdują się bardzo blisko Chariklo, blisko granicy zwanej granicą Roche’a. Jest to krytyczna odległość, przy której pierścienie powinny zacząć się zlepiać pod wpływem grawitacji i same tworzyć księżyce. Jednak mały księżyc może tak zaburzyć pierścień, że pozostaje on pierścieniem. To kolejny czynnik, który może przemawiać za obecnością księżyca.
Niestety, biorąc pod uwagę, jak mały i daleko jest Chariklo oraz o ile mniejszy musi być księżyc, nie będziemy w stanie wykonać żadnych zdjęć takiego księżyca bez wysłania sondy kosmicznej, która podejdzie do tego układu znacznie bliżej. Może istnieć również pośredni sposób wykrycia, czy wokół Chariklo znajduje się księżyc, i kontrolowania jego pierścieni.
Nie jest również jasne, z czego wykonane są pierścienie. Lód prawdopodobnie stanowi dość znaczną część, ale nie wiemy, jak duże są cząsteczki ani jak wchodzą ze sobą w interakcje. Poznanie tych szczegółów pomoże ustalić, co dokładnie dzieje się z tym fascynującym obiektem.