АстрономияПланетология

В нашей Солнечной системе обнаружен теоретически «невозможный» новый тип планетарных колец


Планетарные кольца наблюдаются вокруг планет-гигантов и малых тел, таких как кентавр Харикло и карликовая планета Хаумеа. До сих пор все известные плотные кольца располагались достаточно близко к своему родительскому телу, что не позволяло материалу объединиться в спутник. Недавно астрономы заметили за Нептуном ледяную карликовую планету под названием Квавар, кольцо которой лежит гораздо дальше от ее тела, чем предсказывает теория пределов Роша, что привело ученых в недоумение.

Кольцевые системы относительно редки в Солнечной системе. Помимо хорошо известных колец вокруг планет-гигантов Сатурна, Юпитера, Урана и Нептуна, кольца есть еще только у двух малых планет - Харикло и Хаумеа. Все известные кольцевые системы способны сохраняться, потому что они вращаются по орбите близко к родительскому телу, так что приливные силы не позволяют материалу кольца аккрецировать и образовывать естественные спутники.

Любой небесный объект с достаточным гравитационным полем имеет предел, в пределах которого приближающийся небесный объект "разрывается на части". Это называется пределом Роше. Плотные кольцевые системы должны существовать в пределах предела Рош, что и наблюдается у Сатурна, Харикло и Хаумеа.

Недавно, во время перерыва в наблюдениях за планетами вокруг других звезд, миссия ESA ExOPlanet Satellite (Cheops) наблюдала карликовую планету в нашей Солнечной системе, Квавар, демонстрирующую плотное кольцо материала вокруг нее. В сочетании с наблюдениями, сделанными международной группой исследователей с помощью HiPERCAM — чрезвычайно чувствительной камеры, установленной на крупнейшем в мире оптическом телескопе в Ла-Пальме — широко признано, что кольца Квавара не должно существовать. В самом деле, последнее будет лежать за теоретическим пределом, при котором кольца считаются стабильными, что бросает вызов современным теориям о том, как формируются кольцевые системы. Открытие опубликовано в журнале Nature.

Квавар является частью набора небольших далеких миров, известных как транснептуновые объекты (ТНО). Он примерно вдвое меньше Плутона и вращается вокруг Солнца за Нептуном. Но изучение этих карликовых планет затруднено из-за их небольшого размера и огромных расстояний. Квавар, например, почти в 44 раза превышает расстояние от Солнца до Земли.

Поэтому ученые используют особенно ценный инструмент - оптические затмения, когда свет звезды заслоняется прохождением небесного объекта. Полученные данные позволяют определить, есть ли у рассматриваемого объекта, например, атмосфера.

Кольцо было обнаружено благодаря серии наблюдений, которые проводились в период с 2018 по 2021 год. Используя коллекцию наземных телескопов, включая 10,4-метровый Gran Telescopio Canarias (GTC) на Ла-Пальме и космический телескоп Хеопса, астрономы наблюдали, как Квавар проходил перед чередой далеких звезд, ненадолго блокируя их свет, когда они проходили мимо.

Эти события длились менее минуты, но им неожиданно предшествовали и за ними последовали два падения света, что указывает на наличие кольцевой системы вокруг Квавара.

Бруно Моргадо из Федерального университета Рио-де-Жанейро (Бразилия) возглавил анализ и объединил данные Хеопса с данными крупных обсерваторий по всему миру и гражданских ученых-любителей, все из которых наблюдали различные звезды, заслоненные Кваваром в последние годы.

Тем не менее, четкость данных Хеопса оказалась решающей в распознавании кольцевой системы Квавара, поскольку позволила исследователям исключить возможность того, что провалы света были вызваны паразитным эффектом в атмосфере Земли.

Б. Моргадо говорит в заявлении ЕКА: "Когда мы собрали все вместе, мы увидели провалы в яркости, которые не были вызваны Кваваром, но которые указывали на присутствие материи на круговой орбите вокруг него".

Кольцо, которое бросает вызов существующим теориям

Примечательность кольцевой системы вокруг Квавара заключается в том, что она находится на расстоянии более семи планетарных радиусов - в два раза больше, чем ранее считалось максимальным радиусом согласно "пределу Роша".

Иллюстрация, показывающая расположение колец карликовой планеты Квавар относительно предела Роша, который до сих пор считался максимальным расстоянием, на котором могли образоваться планетарные кольца.

Согласно общепринятому мнению, любой небесный объект с ощутимым гравитационным полем имеет предел, в пределах которого приближающийся небесный объект разрывается на части, как упоминалось выше. Более того, кольца за пределом Рош сольются в небольшой спутник, если вообще сольются, в течение нескольких десятилетий. Плотные кольцевые системы должны существовать внутри границы Рош. Для сравнения, основные кольца вокруг Сатурна лежат в пределах трех планетарных радиусов. Поэтому это открытие заставило пересмотреть теории образования колец.

Джованни Бруно из астрофизической обсерватории INAF в Катании, Италия, объясняет: "Так что самое интригующее в этом открытии вокруг Квавара то, что кольцо материала находится гораздо дальше, чем позволяет предел Рош". Он также добавил: "В результате наших наблюдений классическое представление о том, что плотные кольца существуют только внутри границы Роша планетарного тела, необходимо полностью пересмотреть".

Профессор Вик Дхиллон, соавтор исследования с кафедры физики и астрономии Шеффилдского университета, и его команда в своем заявлении объясняют, что кольцо Квавара сформировалось так же, как и другие кольца в Солнечной системе: столкновения спутников, вращающихся вокруг родительской планеты, привели к образованию обломков, которые осели в кольцо из частиц камня, льда и пыли.

Ранние результаты показывают, что низкие температуры Квавара могут играть роль в предотвращении слипания частиц льда. Действительно, это ледяное внешнее покрытие порождает упругие столкновения. Это столкновения, при которых два объекта отскакивают друг от друга, а не слипаются, как резиновый мяч, ударяющийся о землю. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы установить механизм образования этой кольцевой системы и ее устойчивость.

Подпишитесь на нас: Вконтакте / Telegram / Дзен Новости
Back to top button