Виявлення кілець навколо Харікло: що це означає для нашого розуміння космосу?
Кентавр Харікло має два щільних кільця на своїй орбіті. Намагаючись пояснити їхнє виживання, астрономи припустили наявність ще не виявленого супутника, який, на їхню думку, може утримувати кільця на одній лінії.
Кільця Сатурна відомі вже майже чотири століття, але за останні 50 років ми дізналися, що вони є лише найяскравішими прикладами загального явища. Зонд “Вояджер” виявив менші системи кілець навколо трьох інших газових гігантів. Між орбітами Юпітера і Нептуна, на книжкових полицях газових гігантів знаходяться менші об’єкти, відомі як кентаври.
У 2013 році найбільший з них, Харікло, ненадовго заблокував світло зірки (так зване затемнення). Зірка підморгнула земним спостерігачам, коли Харікло затулила її, але вона також тимчасово тьмяніла ще чотири рази, по два рази до і після цього. Ці затемнення дозволили виявити власну пару кілець Харікло, з орбітами по обидва боки на відстані 400 кілометрів (240 миль) від ядра планети.
З самого початку виникало здивування, як об’єкт з такою малою масою – Харікло має лише 250 кілометрів (150 миль) в діаметрі і, як вважають, складається переважно з льоду – може утримуватися на кільцях. З того часу повторний аналіз того, що спочатку вважалося кільцями навколо побратима кентавра Хірона, показав, що кільця можуть бути звичайним явищем, не пояснюючи їх, доки ми не дізналися, що кільця Хірона, ймовірно, є еволюціонуючим грудкуватим диском.
Ще більшої загадки додає те, що кільця Харікло знаходяться за межею Роша кентавра, якщо тільки їхня густина не набагато менша за густину самого Харікло. За межею Роша кільця мали б швидко об’єднуватись у супутники.
Наступні затемнення підтвердили існування кілець і показали, що внутрішнє з них блокує в 10 разів більше світла, ніж його супутник, залишаючи астрономам можливість моделювати те, що відбувається.
Доктор Аманда Сікафуз з Інституту планетарних наук – одна з тих, хто займається цією проблемою. “Планетарні кільця з часом природним чином розширюються або розсіюються. Харікло складається з двох тонких кілець, шириною в кілька кілометрів”, – говорить вона в своїй заяві. Вона додала, що для того, щоб кільця залишалися 7 і 3 кілометри (4 і 2 милі) завширшки, потрібен “механізм, який би утримував матеріал і запобігав його розсіюванню”.
Сікафуз і співавтор показали, що без такого механізму кільця лінійно збільшуються в розмірі з часом, що суперечить щільним, вузьким смугам, на які вказують досить короткі перепади яскравості. Якщо тільки ми не побачили Харікло майже одразу після утворення кілець, то щось має утримувати кільця на місці.
Те ж саме моделювання показує, що це міг би зробити правильно розміщений супутник шириною близько 3 кілометрів (2 миль) і вагою в кілька десятків мільярдів тонн. Ми не змогли б побачити такий об’єкт на такій відстані, якби він не був ідеально розташований і не закрив зорю ще в 2013 році.
Раніше вважалося, що можуть знадобитися два пастуші місяці.
Сікафуз зазначив: “Ми вважаємо, що частинки кільця в основному складаються з водяного льоду, як і на планетах-гігантах. Ми не знаємо точних характеристик, наприклад, наскільки “твердими” або “м’якими” є частинки кільця при зіткненні, або розподіл частинок за розмірами”. Кільця з твердих частинок будуть підтримуватися запропонованим місяцем невизначено довго, але за межами межі Роше м’які частинки з набагато більшою ймовірністю самі стануть місяцями.
Альтернативне пояснення – гравітаційна аномалія на поверхні Харікло і швидкість обертання, яка дозволяє силі цієї аномалії утримувати кільця на одній лінії.
Хоча Сікафуз описав фізику обох сценаріїв як схожу, така концентрація маси на поверхні виглядає менш відповідною до того, що ми знаємо про малі планети. З іншого боку, набагато легше уявити, що більш раннє кільце перетворилося на супутник, а потім утримувало решту супутників у стабільному стані, що, як вважається, пояснює F-кільце Сатурна, яке підтримується малими супутниками Пандорою і Прометеєм.
Хоча ідея про те, що Харікло має супутник, може здатися, що вона вирішує цю загадку, нещодавня переоцінка кілець Хірона, проведена Сікафусом, свідчить про те, що ми не повинні бути надто впевненими в цьому без додаткових спостережень. Якщо виявиться, що ці два кентаври мають зовсім різне оточення, це відкриє ще більше питань, наприклад, що є кращим аналогом для Хаумеї чи Куауара, і скільки ще існує інших варіантів.
