Το περίεργο σύστημα δαχτυλιδιών του Chariklo μπορεί να είναι το προϊόν ενός ποιμενικού φεγγαριού

Ο κένταυρος Chariklo έχει δύο πυκνούς δακτυλίους που περιφέρονται γύρω του. Στην προσπάθειά τους να εξηγήσουν την επιβίωσή τους, οι αστρονόμοι πρότειναν έναν δορυφόρο που δεν έχει ακόμη ανιχνευθεί, ο οποίος λένε ότι μπορεί να κρατά τους δακτυλίους στη σειρά.

Οι δακτύλιοι του Κρόνου είναι γνωστοί για σχεδόν τέσσερις αιώνες, αλλά τα τελευταία 50 χρόνια μάθαμε ότι είναι μόνο τα πιο δραματικά παραδείγματα ενός κοινού φαινομένου. Οι ανιχνευτές Voyager αποκάλυψαν μικρότερα συστήματα δακτυλίων γύρω από τους άλλους τρεις γίγαντες αερίου. Μεταξύ των τροχιών του Δία και του Ποσειδώνα, οι βιβλιοθήκες των γιγάντων αερίων είναι μικρότερα αντικείμενα γνωστά ως κένταυροι.

Το 2013, το μεγαλύτερο από αυτά, το Chariklo, εμπόδισε για λίγο το φως ενός αστεριού (γνωστό ως απόκρυψη). Το αστέρι έκλεισε το μάτι στους γήινους παρατηρητές όταν ο Chariklo το απέκρυψε, αλλά επίσης θαμπώθηκε προσωρινά άλλες τέσσερις φορές, δύο φορές η καθεμία πριν και μετά. Αυτές οι βυθίσεις αποκάλυψαν το ζευγάρι δακτυλίων του ίδιου του Chariklo, με τροχιές εκατέρωθεν 400 χιλιομέτρων (240 μίλια) από τον πυρήνα του πλανήτη.

Από την αρχή υπήρχε αμηχανία ως προς το πώς ένα αντικείμενο με τόσο μικρή μάζα –το Chariklo έχει διάμετρο μόλις 250 χιλιόμετρα (150 μίλια) και θεωρείται ότι είναι κυρίως φτιαγμένο από πάγο– θα μπορούσε να συγκρατηθεί πάνω σε δακτυλίους. Από τότε, η εκ νέου ανάλυση των δακτυλίων γύρω από τον συνάδελφο Κένταυρο Χείρωνα έδειξε ότι οι δακτύλιοι θα μπορούσαν να είναι συνηθισμένοι, χωρίς να τους εξηγήσουμε, προτού μάθουμε ότι οι δακτύλιοι του Χείρωνα είναι πιθανώς ένας εξελισσόμενος όγκος δίσκος.

Επιπρόσθετα στο μυστήριο, τα δαχτυλίδια του Chariklo βρίσκονται εκτός του ορίου Roche του Κένταυρου, εκτός εάν η πυκνότητά τους είναι πολύ μικρότερη από αυτή του ίδιου του Chariklo. Εκτός του ορίου της Roche, οι δακτύλιοι πρέπει να συνδυάζονται γρήγορα σε φεγγάρια.

Οι επακόλουθες αποκρύψεις επιβεβαίωσαν την ύπαρξη των δακτυλίων και έδειξαν ότι ο εσωτερικός μπλοκάρει 10 φορές περισσότερο φως από τον σύντροφό του, αφήνοντας τους αστρονόμους να μοντελοποιήσουν τι συμβαίνει.

Τα φεγγάρια Πανδώρα και Προμηθέας και ο δακτύλιος F του Κρόνου. Αυτά τα δύο φεγγάρια, πλάτους περίπου 80 χιλιομέτρων (50 μίλια), κρατούν το δαχτυλίδι F, το οποίο διαφορετικά θα ήταν πολύ μακριά για να επιβιώσει, σε σειρά. Θεωρήθηκε ότι κάτι παρόμοιο συνέβαινε με τον Chariklo, αλλά μπορεί να απαιτείται μόνο ένα φεγγάρι.

Η Δρ Amanda Sickafoose του Ινστιτούτου Πλανητών Επιστημών είναι ένας από αυτούς που αντιμετωπίζουν το πρόβλημα. «Οι πλανητικοί δακτύλιοι θα εξαπλωθούν ή θα διασκορπιστούν φυσικά με την πάροδο του χρόνου. Η Chariklo εκθέτει δύο λεπτούς δακτυλίους, λίγων χιλιομέτρων σε πλάτος», είπε σε δήλωσή της. Προκειμένου οι δακτύλιοι να παραμείνουν πλάτους 7 και 3 χιλιομέτρων (4 και 2 μίλια), πρέπει να υπάρχει «ένας μηχανισμός που να περιορίζει το υλικό και να εμποδίζει τη διασπορά του», πρόσθεσε.

Ο Sickafoose και ο συν-συγγραφέας του έχουν δείξει ότι χωρίς τέτοιο μηχανισμό οι δακτύλιοι αυξάνουν γραμμικά σε μέγεθος με την πάροδο του χρόνου, σε αντίθεση με τις πυκνές, στενές ζώνες που υποδεικνύονται από τις σχετικά σύντομες πτώσεις της φωτεινότητας. Αν δεν έτυχε να δούμε τον Chariklo σχεδόν αμέσως μετά το σχηματισμό των κρίκων, κάτι πρέπει να κρατά τους κρίκους σφιχτά.

Το ίδιο μοντέλο δείχνει ότι ένας κατάλληλα τοποθετημένος δορυφόρος θα το έκανε αυτό. ένα περίπου 3 χιλιόμετρα (2 μίλια) πλάτος και βάρος μερικές δεκάδες δισεκατομμύρια τόνους θα έκανε το κόλπο. Δεν θα μπορούσαμε να δούμε ένα τέτοιο αντικείμενο σε αυτή την απόσταση, εκτός κι αν ήταν σε τέλεια θέση για να μπλοκάρει επίσης το αστέρι το 2013.

Προσομοίωση δακτυλίων γύρω από το Chariklo από αυτήν την έρευνα, με δορυφόρο ακτίνας περίπου 3 χιλιομέτρων σε μέση κίνηση-συντονισμό 6:5.  Τα σωματίδια του δακτυλίου εμφανίζονται με λευκό χρώμα.

Προσομοίωση δακτυλίων γύρω από το Chariklo από αυτή την έρευνα, με δορυφόρο ακτίνας περίπου 3 χιλιομέτρων (2 μιλίων) σε συντονισμό μέσης κίνησης 6:5, παράγοντας δακτυλίους παρόμοιους με αυτούς που έχουμε παρατηρήσει. Τα σωματίδια του δακτυλίου εμφανίζονται με λευκό χρώμα.

Πίστωση εικόνας: Sickafoose & Lewis, The Planetary Science Journal 2024 (CC BY 4.0)

Προηγουμένως πίστευαν ότι μπορεί να χρειαστούν δύο ποιμενικά φεγγάρια.

Ο Sickafoose σημείωσε, «Πιστεύουμε ότι τα σωματίδια του δακτυλίου αποτελούνται κυρίως από πάγο νερού, όπως αυτά στους γιγάντιους πλανήτες. Δεν γνωρίζουμε τα ακριβή χαρακτηριστικά, όπως πόσο «σκληρά» ή «μαλακά» είναι τα σωματίδια του δακτυλίου όταν συγκρούονται, ή την κατανομή μεγέθους σωματιδίων». Οι δακτύλιοι από σκληρά σωματίδια θα διατηρούνταν επ’ αόριστον από το προτεινόμενο φεγγάρι, αλλά εκτός του ορίου της Roche τα μαλακά σωματίδια θα ήταν πολύ πιο πιθανό να γίνουν φεγγάρια τα ίδια.

Μια εναλλακτική εξήγηση είναι μια βαρυτική ανωμαλία στην επιφάνεια του Chariklo και ένας ρυθμός περιστροφής που επιτρέπει στη δύναμη αυτής της ανωμαλίας να κρατά τους δακτυλίους σε ευθεία.

Αν και ο Sickafoose περιέγραψε τη φυσική των δύο σεναρίων ως παρόμοια, μια τέτοια συγκέντρωση μάζας στην επιφάνεια φαίνεται λιγότερο σύμφωνη με όσα γνωρίζουμε για τους δευτερεύοντες πλανήτες. Από την άλλη πλευρά, είναι πολύ πιο εύκολο να φανταστεί κανείς ότι ένας προηγούμενος δακτύλιος μετατράπηκε σε φεγγάρι και στη συνέχεια κράτησε σταθερά τα εναπομείναντα φεγγάρια, κάτι που πιστεύεται ότι εξηγεί τον δακτύλιο F του Κρόνου, που διατηρούν τα μικρά φεγγάρια Πανδώρα και Προμηθέας.

Αν και η ιδέα του Chariklo να έχει φεγγάρι μπορεί να φαίνεται ότι λύνει το μυστήριο, η πρόσφατη επαναξιολόγηση των δακτυλίων του Chiron από τον Sickafoose υποδηλώνει ότι δεν πρέπει να έχουμε πολύ αυτοπεποίθηση χωρίς περισσότερες παρατηρήσεις. Εάν αποδειχθεί ότι οι δύο κένταυροι έχουν αρκετά διαφορετικά περιβάλλοντα, θα ανοίξει ακόμα περισσότερα ερωτήματα, όπως ποιο παρέχει το καλύτερο ανάλογο για το Haumea ή το Quaoar, και πόσες άλλες ρυθμίσεις υπάρχουν.

Η μελέτη δημοσιεύεται ανοιχτής πρόσβασης στο The Planetary Science Journal.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *