Коли ми думаємо про кільцеві системи, те, що природно приходить в голову, - це планети, як Сатурн. Красиві каблучки, безумовно, є найбільш відомими, але вони не єдина планета в нашій Сонячній системі, яка має їх. Як Вояджер продемонстровані місії, кожна планета у зовнішній Сонячній системі - від Юпітера до Нептуна - має свою систему кілець. І в останні роки астрономи виявили, що навіть деякі незначні планети - як астероїди Кентавра 10199 Chariklo та 2006 Chiron - їх теж мають.
Це була досить дивна знахідка, оскільки ці об’єкти мають такі хаотичні орбіти. Зважаючи на те, що їхні шляхи через Сонячну систему часто змінюються потужною силою тяжіння газових гігантів, астрономи, природно, замислювалися над тим, як незначна планета може зберегти систему кілець. Але завдяки команді дослідників з університету Сан-Паулу в Бразилії ми можемо бути близькими до відповіді на це питання.
У дослідженні під назвою «Кільця Харікло під близькими зустрічами з гігантськими планетами», що з’явилося нещодавно в Астрофізичний журнал, вони пояснили, як вони побудували модель Сонячної системи, яка включала 729 модельованих об'єктів. Усі ці предмети були однакового розміру, як і Chariklo, і мали власну систему кілець. Потім вони розглядали процес вивчення того, як впливає на них взаємодія з газовим гігантом.
Щоб розбити його, кентаври - це популяція об'єктів нашої Сонячної системи, які поводяться як комети, так і астероїди (звідси вони названі на честь гібридних звірів грецької міфології). 10199 Chariklo - найбільший відомий представник населення Кентавра, можливий колишній транснептунівський об'єкт (TNO), який в даний час орбітує між Сатурном і Ураном.
Кільця навколо цього астероїда вперше були помічені в 2013 році, коли астероїд зазнав зоряної окультації. Це виявило систему з двох кілець, радіусом 391 та 405 км та шириною близько 7 км 3 км відповідно. Особливості поглинання кілець показали, що вони частково складалися з водного льоду. У цьому відношенні вони були дуже схожі на кільця Юпітера, Сатурна, Урана та інших газових гігантів, які складаються здебільшого з водного льоду та пилу.
Далі супроводжувались висновки, зроблені у 2015 році, що свідчать про те, що у 2006 року Хірон - ще один великий кентавр - міг би мати своє кільце. Це призвело до подальших міркувань, що в нашій Сонячній системі може бути багато незначних планет, які мають систему кілець. Природно, це було трохи неприємно для астрономів, оскільки кільця - це тендітна структура, яка, як вважалося, є винятковою для газових гігантів нашої Системи.
Як сказав професор Оттон Вінтер, головний науковий співробітник команди Сан-Паулу, повідомляє Space Magazine електронною поштою:
«Спочатку було несподіванкою знайти кентавра з кільцями, оскільки у кентаврів хаотичні орбіти, котрі блукають між планетами-гігантами і мають часті близькі зустрічі з ними. Однак ми показали, що в більшості випадків кільцева система може пережити всі тісні зустрічі з планетами-гігантами. Тому кентаври з кільцями можуть бути набагато звичнішими, ніж ми думали раніше ».
Заради свого дослідження Вінтер та його колеги розглядали орбіти 729 імітованих клонів Chariklo, коли вони орбітували на Сонці протягом 100 мільйонів років. Виходячи з цього, Вінтер та його колеги виявили, що кожен Кентавр в середньому проводив близько 150 близьких зустрічей з газовим гігантом, в межах одного радіусу пагорба від відповідної планети. Як описав Вінтер:
«Дослідження проводилось у два етапи. Спочатку ми розглянули набір з понад 700 клонів Chariklo. У клонів були початкові траєкторії, які дещо відрізнялися від Chariklo для статистичних цілей (оскільки ми маємо справу з хаотичними траєкторіями) і обчислювально моделювали їх орбітальну еволюцію вперед (щоб побачити своє майбутнє), а також назад у часі (побачити їхнє минуле). Під час цих симуляцій ми архівували інформацію про всі тісні зустрічі (багато тисяч), які вони мали з кожною з планет-гігантів ».
"На другому кроці ми провели моделювання кожної з близьких зустрічей, виявлених на першому кроці, але тепер включаючи диск з частинками навколо Chariklo (представляючи кільцеві частинки). Потім в кінці кожного моделювання ми аналізували, що сталося з частинками. Які з них були видалені з Чарікло (рятуючись від його гравітаційного поля)? Які з них були сильно затримані (все ще орбітала навколо Чарікло)? Які з них не зазнали суттєвого впливу? "
Зрештою, симуляції показали, що в 90 відсотках випадків кільця кентаврів пережили тісні зустрічі з газовими гігантами, тоді як вони були порушені у 4 відсотках випадків і позбавлені лише 3 відсотків часу. Таким чином, вони зробили висновок, що якщо існує ефективний механізм, який створює кільця, то він досить сильний, щоб дозволити їм утримувати кентаври.
Більше того, їх дослідження, схоже, свідчать про те, що те, що вважалося унікальним для певних планетарних тіл, насправді може бути більш звичним. "Це показує, що наша Сонячна система є складною не тільки як ціла, ні для великих тіл", - сказала Вінтер, - але навіть маленькі тіла можуть демонструвати складні структури та ще більш складну часову еволюцію.
Наступним кроком для дослідницької групи є вивчення формування кілець, що може показати, що вони насправді збирають їх у самих газових гігантів. Але незалежно від того, звідки вони беруться, стає все зрозумілішим, що кентаври, як 10199 Chariklo, не самотні. Більше того, вони скоро не відмовляються від кілець!
