Tiny Ringed Object Beyond Saturn May Secrets Secrets About Giant Planets onthullen

Net voorbij Saturnus ligt een klein asteroïde-achtig object met eigen ringen. Nieuwe waarnemingen van het object, bekend als Chariklo, hebben nieuwe inzichten onthuld over de ongewone ringen en kunnen helpen het mysterie van hun vorming op te lossen.

Toen Chariklo in 2013 werd gespot, was het het eerste kleine object in het zonnestelsel dat ringen bleek te hebben, hoewel nu een handvol anderen met deze kenmerken zijn ontdekt, volgens een onderzoeksartikel dat de nieuwe waarnemingen beschrijft.

"Tot 2013 waren ringen alleen bekend rond reuzenplaneten", schreven de auteurs in de krant. "Deze ontdekking was dus verrassend en is de sleutel tot een beter begrip van de planetaire ringen, aangezien [ringsystemen met een klein object] nu meer voorkomen dan eerder werd gedacht." [Asteroïde Chariklo heeft ringen: beelden van een Space Rock-onevenwichtigheid (galerij)]

Jagende ringen

Eeuwenlang domineerde Saturnus als het enige zonnestelsel waarvan bekend is dat het opschept met ringen. In 1979 onthulde het ruimtevaartuig Voyager 1 dat Jupiter ook een reeks ringen herbergt. Uranus en Neptunus hebben ook dunne eigen ringen, gespot in respectievelijk 1977 en 1989, hoewel geen enkele van deze ringen zich net zo ver van hun planeet verspreidden als de meer opvallende ringen van hun beroemde geringde broer of zus. Terwijl de ringen van Saturnus worden gedomineerd door ijs, vult stof de ringen van Neptunus en Jupiter, waardoor ze doffer en moeilijker te herkennen zijn; De ringen van Uranus zijn een mengsel van ijs en donker materiaal dat ze aan het zicht onttrok. Maar al deze werelden zijn enorme gas- en ijsreuzen die veel groter zijn dan de aardse planeten en de kleinere rotsen (zoals asteroïden en kometen) die om de zon draaien.

Chariklo is geclassificeerd als een centaur, of een van de kleine objecten in een baan tussen Neptune en Jupiter. Hoewel centaurs kenmerken van asteroïden of kometen (of beide) kunnen bevatten, vertoont Chariklo een sterkere gelijkenis met gesteenten dan met ijs. Het asteroïde-achtige object is slechts ongeveer 148 mijl (240 kilometer) breed en de ringen zijn op vergelijkbare wijze verkleind. De kleine breedte van de ringen en hun oriëntatie gezien vanaf de aarde, in combinatie met hun afstand tot Chariklo, kunnen hen een uitdaging geven om vanaf de aarde te spotten, aldus de onderzoekers.

"Als je je op de evenaar van Chariklo bevindt, zul je [de ringen] niet zien omdat ze heel dun zijn, en je ziet ze rand-op," vertelde Diane Berard, een onderzoeker bij het Observatorium van Parijs, via e-mail aan ProfoundSpace.org . Berard is de hoofdauteur van het nieuwe artikel, dat in september 2017 werd gepubliceerd in The Astronomical Journal.

"Integendeel, als u zich op de palen bevindt, ziet u een heldere strook van een breedte rond de diameter van de volle maan", zei Berard.

Om de ringen te identificeren en te bestuderen, vertrouwen astronomen op verre sterren. Terwijl Chariklo voor een ster passeert, of occult is, blokkeren de ringen licht uit de verre zon. Voordat Chariklo het sterrenlicht hindert, creëren de ringen een flikkerend effect dat verschilt op basis van hun grootte en richting. (In feite, zo werden de ringen van Uranus voor het eerst ontdekt.) Dan kan het lichaam van Chariklo ook worden bestudeerd terwijl het de ster afsluit.

"De afgelopen twintig jaar heeft ons team stellaire occulteringen waargenomen", zei Berard. "We hebben dus een groot netwerk van professionele en amateur-waarnemers ontwikkeld waarmee we contact kunnen opnemen om een ‚Äč‚Äčoccultatie te observeren."

Samen observeerde dit team Chariklo 12 keer tussen 2014 en 2016, met behulp van telescopen over de hele wereld. Ze bevestigden dat de centaur twee dunne, cirkelvormige ringen heeft. De eerste, bekend als C1R, strekt zich uit van 3 tot 4,6 mijl (5 tot 7,5 kilometer) in breedte, met scherpe binnen- en buitenranden. De tweede, C2R, bevindt zich ergens tussen 0,06 en 0,62 km (0,1 en 1 km) breed. De twee ringen zijn gescheiden door ongeveer 9 mijl (15 km).

De oorspronkelijke waarnemingen van Chariklo suggereerden dat het materiaal dat rond het object werd waargenomen een diffuse schelp kon zijn van materiaal dat uit de centaur zelf spoot. Berard en haar collega's hebben niet alleen bevestigd dat deze functies ringen zijn, maar vonden ook geen tekenen van massale stralen die materiaal vrijgaven.

Het team zocht ook naar tekenen van zwakker ringmateriaal en potentiële manen rond Chariklo, omdat de zwaartekracht van een maan verantwoordelijk kan zijn voor het scherp houden van de binnenring. Ze vonden echter geen spoor van een satelliet van meer dan 1,2 mijl (2 km) breed binnen een gebied acht keer de ringmaat van Chariklo. [De vreemdste asteroïden in het zonnestelsel]

Een klein mysterie

Kleine ringsystemen zijn meer aanwezig in het zonnestelsel dan onderzoekers eerder dachten, aldus de krant. Een andere centaur, Chiron, wordt ervan verdacht zijn eigen ringen te hosten, hoewel Berard zei dat hun bestaan ‚Äč‚Äčnog niet is bevestigd. Verderop heeft de dwergplaneet Haumea een veel grotere reeks ringen.

Ondanks dat hij veel kleiner is dan de ringen rond de gigantische planeten, lijkt de schijf van Chariklo niet significant te verschillen van die van de ringsystemen, zei Berard.

"Ze lijken dezelfde kenmerken [als de] alfa, beta of epsilon [ringen] van Uranus te hebben - excentriciteit, scherpe randen, randen dichter dan het midden," zei ze. (Excentriciteit betekent de mate waarin de banen van de ringen langwerpig zijn in plaats van perfect cirkelvormig.) Maar, voegde ze eraan toe, de onderzoekers moeten meer waarnemingen doen om die hypothese te bevestigen.

Die observaties zullen verbeteren met de hulp van het Gaia-ruimtevaartuig van het Europese ruimteagentschap. Terwijl het meer dan een miljard sterren in kaart brengt, zal het ruimtevaartuig de nauwkeurigheid van bekende sterlocaties en -bewegingen verbeteren, waardoor het gemakkelijker te voorspellen is wanneer Chariklo een andere ster zal occulteren. Gaia bevindt zich sinds 2014 in een baan om een ‚Äč‚Äčmissie van vijf jaar en heeft zijn eerste gegevensronde al vrijgegeven.

Voorspellen wanneer Chariklo voor een ster zal passeren, is de grootste uitdaging, zei Berard.In 2014 resulteerde een fout in het voorspellen van de locaties van de sterren in veel gemiste kansen, zei ze.

"Gaia zal de nauwkeurigheid van de voorspellingen met een factor 20 verhogen", zei ze. "[Tenzij] de wolken uit zijn, zouden we geen occultatie meer missen."

Het waarnemen en bestuderen van de ringen kan het inzicht van wetenschappers verbeteren waar deze ringen vandaan komen. Op dit moment zijn er talloze mogelijkheden. Volgens Berard zouden ze gevormd kunnen zijn door de vernietiging van een vroege maan. Een voorbijgaand object zou tegen Chariklo kunnen slaan en deze maan hebben gecreëerd, een kleinschalige versie van hoe de eigen maan van de aarde werd gecreëerd. Of de zwaartekracht van de centaur had het puin kunnen verzamelen terwijl het door de ruimte zweefde.

"De enige zekerheid is dat zij [Chariklo's ringen] al minstens vier jaar oud zijn - sinds de ontdekking in juni 2013 - en minder dan 4,5 miljard jaar oud zijn," zei Berard, wat betekent dat ze jonger moeten zijn dan het zonnestelsel zelf.