Mały obiekt z dwoma pierścieniami
Jeszcze do niedawna pierścienie kojarzono wyłącznie z największymi planetami Układu Słonecznego, w tym Jowiszem, Saturnem, Uranem i Neptunem. Sytuacja zmieniła się w 2013 roku, gdy odkryto podobną strukturę wokół znacznie mniejszego ciała. Chariklo ma około 250 kilometrów średnicy i znajduje się w odległości niemal 17 razy większej od dystansu dzielącego Ziemię od Słońca. Obiekt ten porusza się pomiędzy orbitami Saturna i Urana, a wokół niego znajdują się dwa gęste pierścienie.
18 października 2022 roku badacze z Institute of Astrophysics of Andalusia (IAA-CSIC) skierowali Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba na Chariklo. Celem było zbadanie jego pierścieni podczas okultacji gwiazdy, czyli zjawiska, w którym przejście obiektu przed gwiazdą powoduje spadek jej jasności. Zestawienie nowych danych z wcześniejszymi obserwacjami po raz pierwszy pozwoliło stwierdzić, że struktura pierścieni Chariklo uległa zmianie w okresie kilku lat. Wyniki opublikowano w czasopiśmie „Science Advances”.
Obserwacje wymagające wyjątkowej precyzji
Porównanie danych pokazało, że oba pierścienie zmieniły swoje właściwości w przeciwnych kierunkach. Przepuszczalność wewnętrznego pierścienia dla światła wyraźnie się zmniejszyła, natomiast przez zewnętrzny światło przechodziło w większym stopniu. Naukowcy wskazują, że takie zachowanie pokazuje dynamiczny charakter układu Chariklo i może oznaczać występowanie w nim bardziej złożonych procesów fizycznych.
Przygotowanie obserwacji wymagało bardzo dokładnego ustalenia orbity Chariklo, położenia obserwowanej gwiazdy oraz trajektorii Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba wokół punktu Lagrange’a L2. Pozycję gwiazdy określono dzięki misji Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej. Punkt L2 znajduje się około 1,5 miliona kilometrów od Ziemi, po stronie przeciwnej do Słońca. Webb krąży w tym rejonie po orbicie, której utrzymanie wymaga okresowych korekt.
Podczas okultacji Chariklo przemieszczało się względem Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba z prędkością około 2,5 kilometra na sekundę. Tak niewielka prędkość względna umożliwiła uzyskanie wyjątkowo wysokiej rozdzielczości przestrzennej podczas analizowania struktury pierścieni. Bezpośrednie wykonanie ich zdjęcia nie jest możliwe, ponieważ są bardzo wąskie, a sam Chariklo znajduje się w dużej odległości. Dotyczy to zarówno Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, jak i największych teleskopów naziemnych. Astronomowie wykorzystują więc okultacje gwiazd, obserwując krótkie zmiany jej jasności wywołane przejściem poszczególnych pierścieni przed jej tarczą.
Wcześniejsze założenia zakładały, że pierścienie znajdujące się wokół niewielkich ciał Układu Słonecznego są stosunkowo stabilne. Obserwacje Chariklo pokazują jednak, że ich właściwości mogą zmieniać się w znacznie krótszym czasie, niż dotychczas zakładano.
Co zmieniło się w pierścieniach Chariklo
Rezultaty badań wskazują na potrzebę ponownego przeanalizowania procesów związanych z powstawaniem i ewolucją pierścieni, a także mechanizmów wpływających na ich stabilność. Obserwowanie takich zmian otwiera możliwość dokładniejszego poznania ewolucji tego rodzaju układów.
Nadal nie wiadomo jednak, jaki dokładnie czynnik odpowiada za zaobserwowane zmiany. Naukowcy biorą pod uwagę czasową ewolucję pierścieni, wykorzystanie różnych filtrów lub połączenie obu tych możliwości.
Mariusz Drzewiecki
