Kun ajattelemme rengasjärjestelmiä, mieleen luonnollisesti tulevat planeetan kaltaiset planeetat. Sen kauniit renkaat ovat varmasti tunnetuimpia, mutta ne eivät ole ainoita aurinkokunnan planeettoja, joilla niitä on. Kuten matkaaja osoitetut tehtävät, jokaisella ulkoisen aurinkokunnan planeetalla - Jupiterista Neptunukseen - on oma rengasjärjestelmä. Ja tähtitieteilijät ovat viime vuosina havainneet, että myös tietyillä pienillä planeetoilla - kuten kentaurin asteroideilla 10199 Chariklo ja 2006 Chiron - on ne.
Tämä oli melko yllättävä löytö, koska näillä esineillä on sellainen kaoottinen kiertorata. Koska kaasu jättiläisten voimakas paino muuttaa usein niiden polkuja aurinkokunnan läpi, astronomit ovat luonnollisesti miettineet, kuinka pieni planeetta voisi säilyttää rengasjärjestelmän. Mutta kiitos tutkijaryhmän Brasilian Sao Paulon osavaltion yliopistosta, olemme todennäköisesti lähellä vastausta tähän kysymykseen.
Tutkimuksessa, jonka otsikko oli ”Chariklo-renkaat läheisessä kohtaamisessa jättiläisten planeettojen kanssa”, joka ilmestyi äskettäin The Astrophysical Journal, he selittivät, kuinka ne rakensivat aurinkokunnan mallin, joka sisälsi 729 simuloitua objektia. Kaikki nämä esineet olivat samankokoisia kuin Chariklo ja niillä oli oma rengasjärjestelmä. Sitten he tutkivat prosessia, jolla vuorovaikutus kaasujättiläisen kanssa vaikutti heihin.
Hajottaaksesi sen, kentaurit ovat aurinkokunnan järjestelmässä olevia kohteita, jotka käyttäytyvät sekä komeeteina että asteroideina (siksi ne on nimetty kreikkalaisen mytologian hybridipetoista). 10199 Chariklo on Centaur-populaation suurin tunnettu jäsen, mahdollinen entinen Trans-Neptunian Object (TNO), joka kiertää tällä hetkellä Saturnin ja Uranuksen välillä.
Tämän asteroidin ympärillä olevat renkaat havaittiin ensimmäisen kerran vuonna 2013, kun asteroidi sai aikaan tähtisolven. Tämä paljasti kahden renkaan järjestelmän, säde 391 ja 405 km, ja leveys vastaavasti noin 7 km 3 km. Renkaiden absorptio-ominaisuudet osoittivat, että ne koostuivat osittain vesijäästä. Tässä suhteessa ne olivat paljon kuin Jupiterin, Saturnuksen, Uranuksen ja muiden kaasujätteiden renkaat, jotka koostuvat pääosin vesijäästä ja pölystä.
Tätä seurasi vuonna 2015 tehdyt havainnot, jotka osoittivat, että vuoden 2006 Chironilla - toisella suurella kentaurilla - voisi olla oma rengas. Tämä johti edelleen spekulointiin siitä, että aurinkojärjestelmässämme voi olla monia pieniä planeettoja, joissa on rengasjärjestelmä. Luonnollisesti tämä oli hiukan hämmentävää tähtitieteilijöille, koska renkaat ovat hauraita rakenteita, joiden ajateltiin olevan yksinoikeudeltamme järjestelmän kaasujääjille.
Kuten professori Othon Winter, São Paulon ryhmän johtava tutkija, kertoi Space Magazinelle sähköpostitse:
”Aluksi oli yllättävää löytää rengasta kentauri, koska kentaureilla on kaoottisia kiertoratoja, jotka vaeltavat jättiläisten planeettojen välillä ja ovat usein läheisiä kohtaamisia heidän kanssaan. Olemme kuitenkin osoittaneet, että useimmissa tapauksissa rengasjärjestelmä voi selviytyä kaikista läheisistä kohtaamisista jättiläisten planeettojen kanssa. Siksi renkaat kentaurit voivat olla paljon yleisempiä kuin ajattelimme aikaisemmin. ”
Tutkimuksensa vuoksi Winter ja hänen kollegansa harkitsivat Chariklon 729 simuloidun kloonin kiertoratoja kiertäessään aurinkoa 100 miljoonan vuoden aikana. Tästä Winter ja hänen kollegansa havaitsivat, että jokaisella kentaurilla oli keskimäärin noin 150 läheistä kohtaamista kaasujättelijän kanssa yhden kukkulan säteellä kyseisestä planeetasta. Kuten Winter kuvaili sitä:
”Tutkimus tehtiin kahdessa vaiheessa. Aluksi tarkastelimme sarjaa, joka sisälsi yli 700 Chariklon kloonia. Klooneilla oli alkuperäiset suuntaviivat, jotka olivat hiukan erilaiset kuin Chariklo tilastollisiin tarkoituksiin (koska kyseessä on kaoottinen suuntaus) ja simuloivat laskennallisesti niiden kiertoradan kehitystä eteenpäin ajassa (nähdäkseen tulevaisuudensa) ja myös taaksepäin ajassa (nähdäkseen menneisyytensä). Näiden simulaatioiden aikana arkistoimme tiedot kaikista läheisistä kohtaamisista (useita tuhansia), joita heillä oli jokaisella jättiläinen planeetalla. "
”Toisessa vaiheessa suoritimme simulaatiot jokaisesta ensimmäisessä vaiheessa löydetystä läheisestä kohtaamisesta, mutta nyt Chariklon ympärillä oleva hiukkaslevy (edustaa rengashiukkasia). Sitten kunkin simulaation lopussa analysoimme mitä hiukkasille tapahtui. Mitkä niistä poistettiin Chariklosta (pakenematta sen painovoimakenttää)? Mitkä häiriintyivät voimakkaasti (kiertävät edelleen Chariklon ympäristössä)? Mitkä niistä eivät kärsineet merkittäviä vaikutuksia? ”
Loppujen lopuksi simulaatiot osoittivat, että 90 prosentissa tapauksista kentaurien renkaat selvisivät läheisistä kohtaamisistaan kaasu jättiläisten kanssa, kun taas heitä häirittiin 4 prosentilla tapauksista ja heidät poistettiin vain 3 prosenttia ajasta. Siten he päättelivät, että jos on olemassa tehokas mekanismi, joka luo renkaat, niin se on riittävän vahva antaa kentaurien pitää ne.
Lisäksi heidän tutkimuksensa näyttäisi osoittavan, että se, mitä pidettiin ainutlaatuisena tietyille planeettakehoille, voi todella olla tavallisempaa. "Se paljastaa, että aurinkokuntamme ei ole monimutkainen kokonaan tai suurille ruumiille", sanoi Winter, "mutta jopa pienillä ruumiilla voi olla monimutkaisia rakenteita ja jopa monimutkaisempi ajallinen kehitys."
Seuraava askel tutkimusryhmälle on tutkia renkaanmuodostusta, mikä voisi osoittaa, että he itse asiassa nousivat ne itse itseltään kaasujätteiltä. Mutta riippumatta siitä, mistä he ovat kotoisin, on yhä selvempää, että kentaurit kuten 10199 Chariklo eivät ole yksin. Lisäksi he eivät luovu renkaistaan pian!
