1655 blev astronomen Christiaan Huygens den första personen som observerade det vackra ringsystemet som omger Saturnus. Och även om de verkligen är de mest spektakulära, har astronomer sedan dess upptäckt att alla gas- och isjättarna i solsystemet (d.v.s. Jupiter, Saturn, Uranus och Neptun) har sitt eget ringsystem.
Dessa system har förblivit en källa till fascination för astronomer, till stor del för att deras ursprung fortfarande är något av ett mysterium. Men tack vare en nyligen genomförd studie av forskare från Tokyo Institute of Technology och Kobe University kan orsaken till dessa ringar lösas. Enligt deras studie är ringarna bitar av dvärgplaneter som rivits bort i förbi, som sedan rivits i bitar!
Denna forskning kan hjälpa till att lösa många av de brinnande frågorna om ringsystemen runt vårt systems jätteplaneter, såväl som detaljer om solsystemets förflutna. För deras studie - med titeln "Ringformation kring jätteplaneter av tidvattenstörning av ett enda passerat stort kuiperbälteobjekt" - betraktade det japanska forskarteamet ett antal faktorer.
Först betraktade de mångfalden i de olika ringsystemen i vårt solsystem. Till exempel är Saturns ringar massiva (cirka 100 000 biljoner kg!) Och består överväldigande (90-95%) vattenis. Däremot är de mycket mindre massiva ringarna i Uranus och Neptune sammansatt av mörkare material och tros ha högre procentsatser av stenigt material i sig.
För att belysa detta såg teamet till den finaste modellen - en teori om bildning av solsystem som säger att gasjätten migrerade till deras nuvarande plats under Late Heavy Bombardment. Denna period ägde rum för mellan 4 och 3,8 miljarder år sedan och kännetecknades av ett oproportionerligt högt antal asteroider från Trans-Neptunian rymdplaneter i det inre solsystemet.
De övervägde sedan andra nya modeller av bildning av solsystem som antyder att jätteplaneterna upplevde nära möten med Pluto-storlekar under denna tid. Från detta utvecklade de teorin om att ringarna kunde vara ett resultat av att några av dessa föremål fångades och lurades isär av gasjättarnas gravitation. För att testa denna teori utförde de ett antal datorsimuleringar för att se vad som skulle hända i dessa fall.
Som Ryuki Hyodo - en forskare vid Institutionen för planetologi, Kobe University och huvudförfattaren på tidningen - berättade för Space Magazine via e-post:
”Vi utförde två simuleringar. Först, med SPH (Smoothed-particle hydrodynamics) simuleringar, undersökte vi tidvattensstörningar av Pluto-stora objekt under de nära möten med jätteplaneter och beräknade mängden fragment som fångas runt jätteplaneter. Vi hittade tillräckligt med massa / fragment för att förklara att nuvarande ringar fångas. Sedan utförde vi den långsiktiga utvecklingen av den fångade massan / fragmenten med hjälp av N-kroppssimuleringar. Vi fann att de fångade fragmenten kan kollidera varandra med förstörelse och bilda tunna ekvatoriella cirkulära ringar runt jätteplaneter. ”
Resultaten av denna simulering överensstämde med massan hos ringsystemen som observerades runt Saturnus och Uranus. Detta inkluderade de inre reguljära satelliterna på båda planeterna - vilket också skulle ha varit produkten från tidigare möten med KBO: er. Den redogjorde också för skillnaderna i ringarnas sammansättning och visade hur planetens Roche-gränser kan påverka vilken typ av material som kan fångas effektivt.
Denna studie är särskilt viktig eftersom den erbjuder verifierbara bevis för ett av de solida systemets bestående mysterier. Och som Hyodo påpekar skulle det kunna komma till stor nytta när det är dags att undersöka extrasolplanet-system också.
"Vår teori föreslog att vi tidigare hade två möjliga epokar för att bilda ringar," sade han. ”Den ena är under planetens ackretionsfas och den andra är under det sent tunga bombardemanget. Dessutom är vår modell naturligtvis tillämplig på andra planetsystem. Så vår teori förutspår att exoplaneter också har massiva ringar runt sig. ”
Under tiden kanske vissa tycker att ringsystemen är dvärgplanets kroppar besvärliga. Men jag tror att vi alla kan vara överens om, a Soylent Green allusion kan vara bara lite över toppen!
