När vi tänker på ringsystem, är det naturligtvis planeter som Saturnus. Det är vackra ringar är säkert de mest kända, men de är inte den enda planeten i vårt solsystem som har dem. Som den Voyager uppdrag som demonstreras har varje planet i det yttre solsystemet - från Jupiter till Neptune - sitt eget ringsystem. Och under senare år har astronomer upptäckt att även vissa mindre planeter - som Centaur-asteroiderna 10199 Chariklo och Chiron 2006 - har dem också.
Detta var en ganska överraskande fynd, eftersom dessa föremål har så kaotiska banor. Med tanke på att deras vägar genom solsystemet ofta förändras av gasjättarnas kraftfulla tyngdkraft, har astronomer naturligtvis undrat hur en mindre planet kan behålla ett ringsystem. Men tack vare ett team av forskare från Sao Paulo State University i Brasilien kan vi vara nära att besvara den frågan.
I en studie med titeln "The Rings of Chariklo Under Close Encounters With The Giant Planets", som nyligen dök upp i The Astrophysical Journal, de förklarade hur de konstruerade en modell av solsystemet som inkorporerade 729 simulerade objekt. Alla dessa föremål hade samma storlek som Chariklo och hade sitt eget ringsystem. Därefter genomförde de processen för att undersöka hur samverkan med gasjätten påverkade dem.
För att bryta ner det, är Centaurs en population av föremål i vårt solsystem som uppträder som både kometer och asteroider (varför de är uppkallad efter hybriddjur från grekisk mytologi). 10199 Chariklo är den största kända medlemmen av Centaur-befolkningen, ett möjligt före detta Trans-Neptunian Object (TNO) som för närvarande kretsar mellan Saturnus och Uranus.
Ringarna kring denna asteroid märktes först 2013 när asteroiden genomgick en stellar ockultation. Detta avslöjade ett system med två ringar med en radie på 391 respektive 405 km och bredder på cirka 7 km 3 km. Ringarnas absorptionsegenskaper visade att de delvis var sammansatta av vattenis. I detta avseende var de ungefär som ringarna från Jupiter, Saturnus, Uranus och de andra gasjättarna, som till stor del består av vattenis och damm.
Detta följdes av fynd som gjordes 2015 som indikerade att Chiron 2006 - en annan viktig Centaur - kunde ha en egen ring. Detta ledde till ytterligare spekulationer om att det kan finnas många mindre planeter i vårt solsystem som har ett system med ringar. Naturligtvis var detta lite förvirrande för astronomer, eftersom ringar är ömtåliga strukturer som ansågs vara exklusiva för gasjättarna i vårt system.
Som professor Othon Winter, ledande forskare för Sao Paulo-teamet, berättade för Space Magazine via e-post:
”Först var det en överraskning att hitta en Centaur med ringar, eftersom Centaurerna har kaotiska banor som vandrar mellan de jätteplaneterna och har ofta nära möten med dem. Vi har emellertid visat att ringsystemet i de flesta fall kan överleva alla nära möten med jätteplaneterna. Därför kan Centaurs med ringar vara mycket vanligare än vi trodde tidigare. ”
För deras studie betraktade Winter och hans kollegor banorna i 729 simulerade kloner av Chariklo när de kretsade kring solen under 100 miljoner år. Från detta fann Winter och hans kollegor att varje Centaur i genomsnitt var cirka 150 nära möten med en gasjätt, inom en Hill-radie av planeten i fråga. Som Winter beskrev det:
”Studien gjordes i två steg. Först övervägde vi en uppsättning av mer än 700 kloner av Chariklo. Klonerna hade inledande banor som var något annorlunda än Chariklo för statistiska ändamål (eftersom vi har att göra med kaotiska banor) och beräknade beräknade deras orbitalutveckling framåt i tiden (för att se deras framtid) och också bakåt i tiden (för att se deras förflutna). Under dessa simuleringar arkiverade vi informationen om alla de nära möten (tusentals) de hade med var och en av de jätteplaneterna. ”
”I det andra steget utförde vi simuleringar av var och en av de nära möten som hittades i det första steget, men nu inkluderade en skiva med partiklar runt Chariklo (som representerar ringpartiklarna). Sedan i slutet av varje simulering analyserade vi vad som hände med partiklarna. Vilka avlägsnades från Chariklo (som undkom gravitationsfältet)? Vilka stördes starkt (fortfarande kretsade runt Chariklo)? Vilka drabbades inte av någon betydande effekt? ”
I slutändan visade simuleringarna att i 90 procent av fallen överlevde centaurernas ringar sina nära möten med gasjättar, medan de stördes i 4 procent av fallen och avskaffades bara 3 procent av tiden. Därför drog de slutsatsen att om det finns en effektiv mekanism som skapar ringarna, så är den tillräckligt stark för att låta Centaurs behålla dem.
Mer än så verkar deras forskning tyder på att det som ansågs unikt för vissa planetariska kroppar faktiskt kan vara mer vanligt. "Det avslöjar att vårt solsystem är komplexa inte lika hela eller för stora kroppar," sade Winter, "men till och med små kroppar kan visa komplexa strukturer och ännu mer komplex temporär utveckling."
Nästa steg för forskargruppen är att studera ringbildning, vilket kan visa att de faktiskt hämtar dem från själva gasjättarna. Men oavsett var de kommer ifrån, blir det allt tydligare att Centaurs som 10199 Chariklo inte är ensamma. Dessutom ger de inte upp sina ringar när som helst snart!
