Når vi tenker på ringsystemer, er det planene som Saturn naturlig kommer til å tenke på. Det er vakre ringer er absolutt de mest kjente, men de er ikke den eneste planeten i solsystemet vårt som har dem. Som Voyager oppdrag demonstrert, har hver planet i det ytre solsystemet - fra Jupiter til Neptune - sitt eget ringsystem. Og de siste årene har astronomer oppdaget at selv visse mindre planeter - som Centaur-asteroider 10199 Chariklo og Chiron i 2006 - har dem også.
Dette var et ganske overraskende funn, siden disse objektene har så kaotiske baner. Gitt at deres veier gjennom solsystemet ofte endres av gassgigantenes kraftige tyngdekraft, har astronomer naturlig nok lurt på hvordan en mindre planet kan beholde et ringsystem. Men takket være et team av forskere fra Sao Paulo State University i Brasil, kan vi være i nærheten av å svare på det spørsmålet.
I en studie med tittelen “The Rings of Chariklo Under Close Encounters With The Giant Planets”, som nylig dukket opp i The Astrophysical Journal, forklarte de hvordan de konstruerte en modell av solsystemet som inkorporerte 729 simulerte objekter. Alle disse objektene hadde samme størrelse som Chariklo og hadde sitt eget ringsystem. De gikk deretter på prosessen med å undersøke hvordan samspillet med gassgiganten påvirket dem.
For å bryte det ned, er Centaurs en populasjon av objekter i solsystemet vårt som oppfører seg som både kometer og asteroider (derav hvorfor de er oppkalt etter hybriddyrene i gresk mytologi). 10199 Chariklo er det største kjente medlemmet av Centaur-befolkningen, et mulig tidligere trans-neptunisk objekt (TNO) som i dag går i bane mellom Saturn og Uranus.
Ringene rundt denne asteroiden ble først lagt merke til i 2013 da asteroiden gjennomgikk en fantastisk okkultasjon. Dette avslørte et system med to ringer, med en radius på henholdsvis 391 og 405 km og bredder på rundt 7 km 3 km. Opptaksfunksjonene til ringene viste at de delvis var sammensatt av vannis. I så måte var de omtrent som ringene til Jupiter, Saturn, Uranus og de andre gassgigantene, som stort sett er sammensatt av vannis og støv.
Dette ble fulgt av funn som ble gjort i 2015 som tydet på at Chiron i 2006 - en annen stor Centaur - kunne ha en egen ring. Dette førte til ytterligere spekulasjoner om at det kan være mange mindre planeter i vårt solsystem som har et system med ringer. Naturligvis var dette litt forvirrende for astronomer, siden ringer er skjøre strukturer som ble antatt å være eksklusive for gassgigantene i systemet vårt.
Som professor Othon Winter, lederforskeren av Sao Paulo-teamet, fortalte Space Magazine via e-post:
Først var det en overraskelse å finne en Centaur med ringer, siden Centaurene har kaotiske baner som vandrer mellom de gigantiske planetene og har hyppige tett møte med dem. Imidlertid har vi vist at ringsystemet i de fleste tilfeller kan overleve alle de nære møtene med de gigantiske planetene. Derfor kan Centaurs med ringer være mye mer vanlig enn vi trodde før. ”
For studiens skyld vurderte Winter og kollegene banene til 729 simulerte kloner av Chariklo da de gikk i bane rundt Solen i løpet av 100 millioner år. Fra dette fant Winter og kollegene at hver Centaur i gjennomsnitt var omtrent 150 nære møter med en gassgigant, innenfor en Hill-radius av den aktuelle planeten. Som Winter beskrev det:
"Studien ble gjort i to trinn. Først vurderte vi et sett med mer enn 700 kloner av Chariklo. Klonene hadde begynnende baner som var litt forskjellige fra Chariklo for statistiske formål (siden vi har å gjøre med kaotiske baner) og beregnet simulert deres orbitalutvikling fremover i tid (for å se deres fremtid) og også bakover i tid (for å se fortiden deres). I løpet av disse simuleringene arkiverte vi informasjonen om alle de nære møtene (mange tusen) de hadde med hver av de gigantiske planetene. ”
"I det andre trinnet utførte vi simuleringer av hvert av de nære møtene som ble funnet i det første trinnet, men nå inkluderer en disk med partikler rundt Chariklo (som representerer ringpartiklene). Da vi på slutten av hver simulering analyserte vi hva som skjedde med partiklene. Hvilke ble fjernet fra Chariklo (unnslippe gravitasjonsfeltet)? Hvilke av dem var sterkt forstyrret (fortsatt i bane rundt Chariklo)? Hvilke som ikke hadde noen betydelig effekt? ”
Til slutt viste simuleringene at i 90 prosent av tilfellene overlevde ringene til Centaurs sine nære møter med gassgiganter, mens de ble forstyrret i 4 prosent av tilfellene, og ble strippet bort bare 3 prosent av tiden. Dermed konkluderte de med at hvis det er en effektiv mekanisme som skaper ringene, så er den sterk nok til å la Centaurs beholde dem.
Mer enn det ser ut til at deres forskning tyder på at det som ble ansett som unikt for visse planetariske kropper, faktisk kan være mer vanlig. "Det avslører at solsystemet vårt ikke er like fullt eller for store kropper," sa Winter, "men selv små kropper kan vise til komplekse strukturer og enda mer kompliserte tidsmessige evolusjoner."
Det neste trinnet for forskerteamet er å studere ringdannelse, noe som kan vise at de faktisk henter dem fra gassgigantene selv. Men uansett hvor de kommer fra, blir det stadig tydeligere at Centaurs som 10199 Chariklo ikke er alene. Dessuten gir de ikke opp ringene snart!
