Кольца Чарикло - Rings of Chariklo
Малая планета и Centaur 10199 Харикло , с диаметром около 250 километров (160 миль), является наименьшим небесный объект с подтвержденными кольцами и пятый кольчатых небесный объект обнаружен в Солнечной системе , после газовых гигантов и ледяных гигантов . На орбите Чарикло - яркая кольцевая система, состоящая из двух узких и плотных полос шириной 6–7 км (4 миль) и 2–4 км (2 миль), разделенных промежутком в 9 км (6 миль). Кольца вращаются на расстоянии около 400 километров (250 миль) от центра Харикло, что составляет одну тысячную расстояния между Землей и Луной.. Открытие было сделано группой астрономов с использованием десяти телескопов в различных местах в Аргентине, Бразилии, Чили и Уругвае в Южной Америке во время наблюдения за затмением звезды 3 июня 2013 года, о чем было объявлено 26 марта 2014 года.
Существование системы колец вокруг малой планеты было неожиданным, потому что считалось, что кольца могут быть стабильными только вокруг гораздо более массивных тел. Системы колец вокруг малых тел ранее не были обнаружены, несмотря на их поиски с помощью методов прямого построения изображений и звездных затенений. Кольца Харикло должны рассредоточиться в течение не более нескольких миллионов лет, так что либо они очень молоды, либо их активно удерживают пастушьи луны с массой, сопоставимой с массой колец. Команда назвала кольца Oiapoque (внутреннее, более существенное кольцо) и Chuí (внешнее кольцо) в честь двух рек, которые образуют северную и южную прибрежные границы Бразилии. Запрос официальных имен будет отправлен в МАС позднее.
В январе 2015 года было предложено, чтобы у 2060 Chiron была аналогичная пара колец.
Открытие и наблюдения
Харикло - самый крупный подтвержденный член класса малых тел, известных как кентавры, которые вращаются вокруг Солнца между Сатурном и Ураном во внешней Солнечной системе . Прогнозы показали, что, если смотреть из Южной Америки, он пройдет перед звездой UCAC4 248-108672 с величиной 12,4, расположенной в созвездии Скорпиона , 3 июня 2013 года.
С помощью тринадцати телескопов, расположенных в Аргентине, Бразилии, Чили и Уругвае, команда астрономов во главе с Фелипе Брага Рибасом ( цитата ), постдокторантским астрономом Национальной обсерватории (ON) в Рио-де-Жанейро, и 65 другие исследователи из 34 институтов в 12 странах смогли наблюдать это затмение , явление, во время которого звезда исчезает за своим скрытым телом. Датский национальный телескоп длиной 1,54 метра в обсерватории Ла Силья , благодаря гораздо более высокой скорости сбора данных его камерой Lucky Imager (10 Гц), был единственным телескопом, способным разрешить отдельные кольца.
Согласно прогнозам, во время этого события наблюдаемая яркость упадет с 14,7 (звезда + Харикло) до 18,5 (только для Харикло) не более чем на 19,2 секунды. Это увеличение на 3,8 звездной величины эквивалентно уменьшению яркости в 32,5 раза. Событие первичного затмения сопровождалось четырьмя дополнительными небольшими уменьшениями общей интенсивности кривой блеска , которые наблюдались за семь секунд до начала затмения и через семь секунд после окончания затмения. Эти вторичные затмения указывали на то, что что-то частично блокировало свет звезды на заднем плане. Симметрия вторичных покрытий и многочисленные наблюдения за событием в разных местах помогли восстановить не только форму и размер объекта, но также толщину, ориентацию и расположение плоскостей колец. Относительно постоянные свойства кольца, полученные в результате нескольких вторичных наблюдений за затмением, дискредитируют альтернативные объяснения этих особенностей, такие как кометоподобное выделение газа.
Телескопы , что наблюдаемые затенения включали датский национальный телескоп и обзор телескопа TRAPPIST из Ла Силла обсерватории , в Prompt Телескопы ( Cerro Тололо Межамериканская обсерватория ), бразильский исследовательский телескоп Южный астрофизической или SOAR ( Cerro месяца Пахона ), в 0,45-метровый ASH телескоп ( Серро-Бурек ) и обсерватории Государственного университета Понта-Гросса, астрономического полюса Поло Казимиро Монтенегро Филью (в Фонде технологического парка Итайпу, Фос-ду-Игуасу), обсерватории Католического университета Папского католического университета Чили ( Санта-Мартина) и несколько на Estación Astrofísica de Bosque Alegre, управляемом Национальным университетом Кордовы . Отрицательные обнаружения были зарегистрированы обсерваторией Эль-Каталехо (Санта-Роса, Ла-Пампа, Аргентина), 20-дюймовым телескопом Planewave (часть сети обсерваторий Searchlight) в Сан-Педро-де-Атакама, Чили и прибором OALM в астрономической обсерватории Лос-Молинос в Уругвае. . Среди других инструментов, участвовавших в исследовании, были инструменты из Национальной обсерватории в Рио-де-Жанейро, обсерватории Валонго (в Федеральном университете Рио-де-Жанейро), обсерватории государственного университета Оэсте-ду-Парана или Unioeste (в штате Парана), обсерватории Пико. Обсерватория дос Диас или OPL (в штате Минас-Жерайс) и Государственный университет Сан-Паулу (UNESP - Guaratinguetá) в Сан-Паулу.
Характеристики
Ориентация колец соответствует виду сбоку с Земли в 2008 году, что объясняет наблюдаемое затемнение Чарикло в период с 1997 по 2008 год в 1,75 раза, а также постепенное исчезновение водяного льда и других материалов из его спектра по мере того, как наблюдаемая площадь поверхности колец уменьшилась. Также с этой ориентацией с ребра согласуется то, что с 2008 года система Чарикло снова увеличила яркость в 1,5 раза, и снова появились инфракрасные спектральные особенности воды и льда. Это говорит о том, что кольца хотя бы частично состоят из водяного льда. Состав ледяного кольца также соответствует ожидаемой плотности разрушенного тела в пределах Роша Чарикло .
| Имя | Ник | Радиус орбиты (км) | Ширина (км) | Оптическая глубина | Плотность поверхности (г / см 2 ) | Масса, эквивалентная размеру | Расстояние между кольцами (км) | Радиальное расстояние (км) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2013C1R | Oiapoque | 390,6 ± 3,3 | 6,16 ± 0,11 до7,17 ± 0,14 | 0,449 ± 0,009 до0,317 ± 0,008 | 30–100 | ледяное тело диаметром ~ 1 км | 8,7 ± 0,4 | 14,2 ± 0,2 |
| 2013C2R | Chuí | 404,8 ± 3,3 |
3,4+1,3 -2,0 к 3,6+1,1 -1,4 |
0,05+0,06 -0,01 к 0,07+0,05 -0,03 |
? | ледяное тело диаметром ~ 0,5 км |
Внутреннее кольцо (2013C1R или Oiapoque)
Эквивалентная глубина (параметр, относящийся к общему количеству материала, содержащегося в кольце, в зависимости от геометрии обзора) C1R, как было замечено, изменялась на 21% в ходе наблюдения. Подобные асимметрии наблюдались во время наблюдений за затмениями узких колец Урана и могут быть связаны с резонансными колебаниями, ответственными за модуляцию ширины и оптической толщины колец. Плотность колонки из C1R оценивается в 30-100 г / см 2 .
Наружное кольцо (2013C2R или Chuí)
C2R составляет половину ширины более яркого кольца и находится сразу за ним, на расстоянии 404,8 км (251,5 миль). Имея оптическую глубину около 0,06, он заметно более рассеян, чем его спутник. В целом он имеет примерно двенадцатую часть массы C1R.
Источник
Происхождение колец неизвестно, но оба, вероятно, являются остатками диска обломков, который мог образоваться в результате удара о Харикло, столкновения с одной или несколькими ранее существовавшими лунами или между ними, приливного разрушения бывшей ретроградной луны. , или из материала, высвободившегося с поверхности в результате активности комет или вращательного разрушения. Если кольца образовались в результате столкновения с Чарикло, объект должен был столкнуться с низкой скоростью, чтобы предотвратить выброс частиц кольца за сферу Хилла Чарикло .
Скорости удара во внешней Солнечной системе обычно составляют ≈ 1 км / с (по сравнению со скоростью убегания на поверхности Чарикло ≈ 0,1 км / с) и были еще ниже до того, как пояс Койпера был динамически возбужден, что подтверждает возможность того, что кольца сформировались в поясе Койпера до того, как Чарикло был переведен на его текущую орбиту менее 10 млн лет назад. Скорости удара в поясе астероидов намного выше (≈ 5 км / с), что может объяснить отсутствие таких кольцевых деталей у малых тел в пределах пояса астероидов. Столкновения между кольцевыми частицами привели бы к значительному расширению кольца, а сопротивление Пойнтинга-Робертсона привело бы к падению кольцевых частиц на центральное тело в течение нескольких миллионов лет, что потребовало бы либо активного источника кольцевых частиц, либо динамического удержания небольшими (километровые- размер) встроенные или пастушьи луны еще предстоит открыть. Такие луны было бы очень сложно обнаружить с помощью прямых изображений с Земли из-за небольшого радиального разделения системы колец и Чарикло.
Симуляторы
Как самое маленькое известное небесное тело с собственной системой колец, Харикло и его кольца - первое, которое было полностью смоделировано путем численного решения задачи N тел . Сделанные допущения включали сферические частицы планетоида и кольца, а также все частицы с одинаковым радиусом от 2,5 до 10 м. В зависимости от параметров, в моделировании участвовало от 21 миллиона до 345 миллионов частиц, взаимодействующих друг с другом посредством гравитации и столкновений . Целью моделирования было оценить, при каких условиях кольца остаются стабильными; то есть не группироваться в несколько более крупных тел.
Первый вывод, сделанный на основе моделирования, заключается в том, что плотность Харикло должна быть больше, чем плотность вещества кольца, просто для того, чтобы поддерживать их на орбите. Во-вторых, для всех протестированных радиусов частиц кольца и пространственной плотности колец кольца действительно сгруппировались за относительно короткие промежутки времени. Авторы предлагают три основных объяснения:
- частицы кольца намного меньше, порядка 1 см, чем предполагалось при моделировании.
- кольца очень молодые (до 100 лет)
- в системе есть относительно массивное, пока не обнаруженное тело, которое действует как пастушья луна.
Кроме того, они отметили, что влияние некоторых допущений, например, полного отсутствия эксцентриситета колец, не оценивалось.