Wenn wir an Ringsysteme denken, fallen uns natürlich Planeten wie Saturn ein. Die schönen Ringe sind sicherlich die bekanntesten, aber sie sind nicht der einzige Planet in unserem Sonnensystem, der sie hat. Als die Voyager Missionen demonstriert, hat jeder Planet im äußeren Sonnensystem - von Jupiter bis Neptun - sein eigenes Ringsystem. Und in den letzten Jahren haben Astronomen entdeckt, dass auch bestimmte Kleinplaneten - wie die Centaur-Asteroiden 10199 Chariklo und 2006 Chiron - sie haben.
Dies war ein ziemlich überraschender Fund, da diese Objekte solche chaotischen Umlaufbahnen haben. Angesichts der Tatsache, dass ihre Wege durch das Sonnensystem häufig durch die starke Schwerkraft der Gasriesen verändert werden, haben sich Astronomen natürlich gefragt, wie ein kleiner Planet ein Ringsystem behalten könnte. Dank eines Forscherteams der Sao Paulo State University in Brasilien können wir diese Frage jedoch möglicherweise kurz beantworten.
In einer Studie mit dem Titel „Die Ringe von Chariklo unter engen Begegnungen mit den Riesenplaneten“, die kürzlich in erschien Das astrophysikalische JournalSie erklärten, wie sie ein Modell des Sonnensystems konstruierten, das 729 simulierte Objekte enthielt. Alle diese Objekte hatten die gleiche Größe wie Chariklo und ein eigenes Ringsystem. Anschließend untersuchten sie, wie sich die Interaktion mit dem Gasriesen auf sie auswirkte.
Zentauren sind eine Population von Objekten in unserem Sonnensystem, die sich sowohl als Kometen als auch als Asteroiden verhalten (daher sind sie nach den hybriden Tieren der griechischen Mythologie benannt). 10199 Chariklo ist das größte bekannte Mitglied der Zentaurenpopulation, ein mögliches ehemaliges transneptunisches Objekt (TNO), das derzeit zwischen Saturn und Uranus umkreist.
Die Ringe um diesen Asteroiden wurden erstmals 2013 bemerkt, als der Asteroid eine Sternbedeckung durchlief. Dies ergab ein System aus zwei Ringen mit einem Radius von 391 und 405 km und einer Breite von etwa 7 km bzw. 3 km. Die Absorptionsmerkmale der Ringe zeigten, dass sie teilweise aus Wassereis bestanden. In dieser Hinsicht ähnelten sie den Ringen von Jupiter, Saturn, Uranus und den anderen Gasriesen, die größtenteils aus Wassereis und Staub bestehen.
Es folgten Ergebnisse aus dem Jahr 2015, die darauf hinwiesen, dass Chiron 2006 - ein weiterer wichtiger Zentaur - einen eigenen Ring haben könnte. Dies führte zu weiteren Spekulationen, dass es in unserem Sonnensystem viele kleinere Planeten geben könnte, die ein Ringsystem haben. Für Astronomen war dies natürlich etwas verwirrend, da Ringe fragile Strukturen sind, von denen angenommen wurde, dass sie nur den Gasriesen unseres Systems vorbehalten sind.
Wie Professor Othon Winter, der leitende Forscher des Sao Paulo-Teams, dem Space Magazine per E-Mail mitteilte:
„Zuerst war es eine Überraschung, einen Zentauren mit Ringen zu finden, da die Zentauren chaotische Umlaufbahnen zwischen den Riesenplaneten haben und häufig in enger Begegnung mit ihnen stehen. Wir haben jedoch gezeigt, dass das Ringsystem in den meisten Fällen alle engen Begegnungen mit den Riesenplaneten überleben kann. Daher sind Zentauren mit Ringen möglicherweise weitaus häufiger als bisher angenommen. “
Für ihre Studie betrachteten Winter und seine Kollegen die Umlaufbahnen von 729 simulierten Klonen von Chariklo, als sie die Sonne im Laufe von 100 Millionen Jahren umkreisten. Daraus ergaben Winter und seine Kollegen, dass jeder Zentaur durchschnittlich 150 Begegnungen mit einem Gasriesen innerhalb eines Hügelradius des betreffenden Planeten hatte. Wie Winter es beschrieb:
„Die Studie wurde in zwei Schritten durchgeführt. Zuerst haben wir einen Satz von mehr als 700 Klonen von Chariklo betrachtet. Die Klone hatten anfängliche Trajektorien, die sich zu statistischen Zwecken geringfügig von Chariklo unterschieden (da es sich um chaotische Trajektorien handelt) und simulierten rechnerisch ihre zeitliche Vorwärtsentwicklung (um ihre Zukunft zu sehen) und auch zeitliche Rückwärtsbewegung (um ihre Vergangenheit zu sehen). Während dieser Simulationen haben wir die Informationen aller engen Begegnungen (viele Tausend) archiviert, die sie mit jedem der Riesenplaneten hatten. “
„Im zweiten Schritt haben wir Simulationen für jede der im ersten Schritt gefundenen Begegnungen durchgeführt, jetzt jedoch eine Partikelscheibe um Chariklo (die die Ringpartikel darstellt). Am Ende jeder Simulation haben wir dann analysiert, was mit den Partikeln passiert ist. Welche wurden aus Chariklo entfernt (um seinem Gravitationsfeld zu entkommen)? Welche waren stark gestört (kreisen immer noch um Chariklo)? Welche hatten keine signifikanten Auswirkungen? “
Am Ende zeigten die Simulationen, dass in 90 Prozent der Fälle die Ringe der Zentauren ihre engen Begegnungen mit Gasriesen überlebten, während sie in 4 Prozent der Fälle gestört und nur 3 Prozent der Zeit entfernt wurden. Sie kamen daher zu dem Schluss, dass ein effizienter Mechanismus, der die Ringe erzeugt, stark genug ist, um sie von Zentauren behalten zu lassen.
Darüber hinaus scheinen ihre Forschungen darauf hinzudeuten, dass das, was für bestimmte Planetenkörper als einzigartig angesehen wurde, tatsächlich üblicher ist. "Es zeigt, dass unser Sonnensystem nicht nur als Ganzes oder für große Körper komplex ist", sagte Winter, "sondern auch kleine Körper können komplexe Strukturen und eine noch komplexere zeitliche Entwicklung aufweisen."
Der nächste Schritt für das Forschungsteam ist die Untersuchung der Ringbildung, die zeigen könnte, dass sie diese tatsächlich selbst von den Gasriesen abholen. Unabhängig davon, woher sie kommen, wird immer deutlicher, dass Zentauren wie 10199 Chariklo nicht allein sind. Außerdem geben sie ihre Ringe nicht so schnell auf!
