Кольца Харикло: телескоп Уэбба обнаружил неожиданные изменения у крошечного астероида

Используя космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), астрономы обнаружили, что система колец крошечного тела Солнечной системы оказалась даже более интересной, чем они знали.

Речь идёт о Харикло, которое обращается вокруг Солнца между Сатурном и Ураном, на расстоянии примерно в 17 раз больше расстояния между Землёй и Солнцем. Несмотря на то, что Харикло всего около 155 миль (250 километров) в ширину, это тело, относящееся к семейству кентавров, обладает двумя толстыми кольцами.

Хотя Сатурн — самое известное тело Солнечной системы своими кольцами, другие планеты также имеют кольцевые системы, albeit менее заметные. К ним относятся Уран, Нептун и Юпитер. Однако Харикло и ещё более малое тело Хирон показывают, что даже самые крошечные тела могут развивать кольца. Теперь, благодаря невероятной чувствительности JWST, учёные знают, что кольца Харикло ещё страннее, чем предполагало их первоначальное открытие в 2013 году.

Команда под руководством исследователей из Института астрофизики Андалусии (IAA-CSIC) начала наблюдать Харикло с помощью JWST в октябре 2022 года. Они использовали технику, называемую звёздным покрытием, которая измеряет уменьшение света от звезды, когда объект проходит перед ней.

«Сравнивая наблюдения JWST с теми, что были получены во время других звёздных покрытий за последнее десятилетие, мы обнаружили противоположные изменения в двух кольцах: в то время как внутреннее кольцо показывает значительно более высокую непрозрачность, внешнее кольцо показывает более низкую непрозрачность», — сказал в заявлении руководитель команды Пабло Сантос-Санс из IAA-CSIC.

Меняющиеся кольца астероида предполагают, что он испытывает более сложную физику, чем считалось ранее. Это важно, потому что учёные ранее полагали, что малые тела имеют относительно стабильные кольца.

«Наши результаты заставляют нас переосмыслить, как они формируются, как эволюционируют и какие механизмы поддерживают их стабильность», — сказал Сантос-Санс. «Способность обнаруживать эти изменения открывает новое окно для понимания эволюции этих систем и, возможно, других кольцевых систем в Солнечной системе».

Причина этих изменений остаётся загадкой.

Ещё одна веха для JWST и Gaia

Исследование представляет собой не только важный шаг в нашем понимании астероидов и колец Солнечной системы, но и важную веху для JWST.

«Для достижения этого требовалось знать с чрезвычайной точностью орбиту Харикло, положение звезды, благодаря миссии Gaia Европейского космического агентства, и траекторию самого JWST вокруг точки Лагранжа L2, области пространства, расположенной примерно в 1 миллионе миль (1,5 миллиона километров) за Землёй, в стороне от Солнца», — сказал член команды Юджель Кылыч из IAA-CSIC. «JWST следует по орбите вокруг этой области, которая требует периодических корректировок посредством манёвров удержания станции».

Во время покрытия, использованного командой в их исследовании, Харикло двигалось со скоростью около 5600 миль в час (2,5 километра в секунду) относительно JWST.

Это невероятно быстро по земным меркам, но относительно медленно для объектов, несущихся через Солнечную систему. Эта низкая скорость позволила разрешить кольца Харикло с беспрецедентной детализацией. Астрономы в настоящее время полагаются на покрытия для изучения Харикло и его колец, поскольку даже JWST недостаточно мощён, чтобы напрямую получить изображение этого маленького и далёкого астероида.

Исследование команды было опубликовано во вторник (9 сентября) в журнале Science Advances.

Почему это важно

Харикло — одно из немногих малых тел Солнечной системы, у которых подтверждено наличие колец. Открытие того, что эти кольца меняются, причём по-разному, ставит под сомнение модель, согласно которой кольца малых тел представляют собой стабильные, почти неизменные структуры.

Возможные объяснения включают взаимодействие с пылью и обломками, столкновения с микрометеоритами, влияние солнечного излучения или гравитационные возмущения. Однако пока ни одна гипотеза не подтверждена наблюдениями.

Исследование также демонстрирует возможности совместной работы JWST и Gaia: точное знание орбит и положений позволяет проводить измерения, которые ещё несколько лет назад были невозможны. Это открывает путь к более детальному изучению не только Харикло, но и других кентавров и транснептуновых объектов с кольцами.

Источники: Science Advances (исследование, опубликованное 9 сентября); Институт астрофизики Андалусии (IAA-CSIC); Европейское космическое агентство (миссия Gaia); NASA/ESA/CSA (JWST); ESO/Felipe Braga Ribas/M. Kornmesser.