Jak zmieniają się pierścienie Chariklo, niezwykłego obiektu Układu Słonecznego

Chariklo, jeden z nielicznych małych obiektów Układu Słonecznego posiadających pierścienie, okazał się znacznie bardziej dynamiczny, niż dotąd sądzono. Nowe obserwacje Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba wykazały, że w ciągu zaledwie kilku lat zmieniły się właściwości obu z nich.

Chariklo i jego pierścienie

.Do niedawna astronomowie uważali, że pierścienie występują wyłącznie wokół olbrzymich planet Układu Słonecznego, takich jak Jowisz, Saturn, Uran i Neptun. W 2013 roku do tej niewielkiej grupy dołączyło jednak małe ciało o średnicy zaledwie około 250 kilometrów, znajdujące się w odległości niemal 17 razy większej niż odległość Ziemi od Słońca. Był nim Chariklo, mały obiekt krążący między Saturnem a Uranem, wokół którego astronomowie odkryli dwa gęste pierścienie.

W ramach nowego badania naukowcy z Institute of Astrophysics of Andalusia (IAA-CSIC) 18 października 2022 roku przeprowadzili obserwacje Chariklo za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, aby zbadać jego pierścienie podczas okultacji gwiazdy – technika ta polega na pomiarze spadku jasności gwiazdy, gdy obiekt przechodzi przed nią. Astronomowie porównali nowe obserwacje z poprzednimi i po raz pierwszy odkryli, że układ pierścieni obiektu zmieniał się w okresie zaledwie kilku lat. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „Science Advances”.

Jak udało się zbadać odległy obiekt

.Analizy wykazały, że zmiany w obu pierścieniach przebiegały w przeciwnych kierunkach. Wewnętrzny stał się znacznie mniej przepuszczalny dla światła, podczas gdy zewnętrzny przepuszczał go więcej. Zdaniem naukowców to nieoczekiwane zachowanie wskazuje, że układ pierścieni Chariklo jest dynamiczny i może podlegać bardziej złożonym procesom fizycznym, niż sądzono.

Precyzyjne przeprowadzenie obserwacji wymagało dokładnego określenia orbity Chariklo, pozycji gwiazdy, którą ustalono dzięki misji Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej, oraz trajektorii Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba wokół punktu Lagrange’a L2. Znajduje się on około 1,5 miliona kilometrów od Ziemi, w kierunku przeciwnym do Słońca. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba porusza się wokół tego regionu po orbicie, która wymaga okresowych korekt za pomocą manewrów utrzymania pozycji.

W czasie okultacji Chariklo poruszało się względem Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba z prędkością zaledwie 2,5 kilometra na sekundę. Ta wyjątkowo niska prędkość względna zapewniła bezprecedensową rozdzielczość przestrzenną podczas badania struktury jego pierścieni. Są one tak wąskie, a Chariklo znajduje się tak daleko, że badacze nie są w stanie sfotografować ich bezpośrednio, nawet za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba ani największych teleskopów naziemnych. Okultacje gwiazd pozwalają astronomom badać je pośrednio poprzez pomiar krótkotrwałych spadków jasności gwiazdy, gdy poszczególne pierścienie przechodzą przed nią.

Do tej pory naukowcy uważali pierścienie wokół małych ciał Układu Słonecznego za stosunkowo stabilne. Zmiany wykryte w przypadku Chariklo podważają ten pogląd i sugerują, że takie układy mogą być znacznie bardziej dynamiczne, niż wcześniej sądzono.

Zaskakująca ewolucja w ciągu kilku lat

.Wyniki badania wskazują, że naukowcy muszą ponownie przyjrzeć się sposobowi powstawania i ewolucji pierścieni oraz mechanizmom odpowiadającym za ich stabilność. Wykrywanie takich zmian stwarza nowe możliwości lepszego poznania ewolucji tych układów. Astronomowie jednak nadal nie wiedzą, co dokładnie odpowiada za zaobserwowane zmiany. Mogą one być związane z czasową ewolucją pierścieni, zastosowaniem różnych filtrów albo połączeniem obu tych czynników.

Emil Gołoś