Для більшості сучасної астрономії кільця асоціювалися лише з великими планетами Сонячної системи: Юпітером, Сатурном, Ураном і Нептуном. Цей знімок був зроблений у 2013 році, коли астрономи виявили два щільних кільця навколо Чарікло, невеликого об’єкта лише близько 250 кілометрів у поперечнику, який обертається між Сатурном і Ураном, приблизно в 17 разів далі від Сонця, ніж Земля.
Тепер нові спостереження космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST) показують, що ці кільця не такі стабільні, як вважали вчені. Дослідження, опубліковане в Science Advances під керівництвом Андалузького інституту астрофізики (IAA-CSIC), є першим доказом того, що кільцева система Харікло змінилася протягом багатьох років.
Джеймс Вебб визначає зміни в кільцях Чарікло
Ключове спостереження відбулося 18 жовтня 2022 року, коли дослідники за допомогою JWST спостерігали, як Чарікло проходить перед далекою зіркою. Ця подія, відома як спалах зорепаду, дозволяє астрономам вивчати об’єкти, які занадто малі або надто віддалені для прямого зображення. Коли Чарікло та його кільця проходили перед зіркою, вони ненадовго блокували частину її світла, спричиняючи помітне зниження яскравості.
Дослідники порівняли дані JWST з попередніми спостереженнями спалахів зірок, зібраними за останнє десятиліття. Порівняння показало, що два кільця Чарікло змінилися по-різному.
Пабло Сантос-Санс, дослідник IAA-CSIC, каже: «Порівнюючи спостереження JWST із спостереженнями, отриманими протягом останнього десятиліття, ми виявили протилежні зміни в двох кільцях: у той час як внутрішнє кільце демонструє значну прозорість, зовнішнє кільце демонструє меншу прозорість».
Іншими словами, внутрішнє кільце тепер блокує більше світла, ніж раніше, тоді як зовнішнє кільце блокує менше. Цей несподіваний контраст свідчить про те, що кільця Чарікло є активними структурами, що розвиваються, на які впливають фізичні процеси, які можуть бути складнішими, ніж вчені думали раніше.
Перший для космічного телескопа Джеймса Вебба
Спостереження також було технологічною віхою. Це був перший випадок, коли зоряне окислення було спеціально передбачено та заплановано для JWST, а потім успішно спостерігалося за допомогою космічного телескопа.
Здійснення спостереження вимагало надзвичайної точності. Вченим потрібна була дуже точна інформація про орбіту Чарікло, розташування фонової зірки та рух самого JWST у космосі.
«Щоб досягти цього, необхідно з надзвичайною точністю визначити орбіту Чарікло, положення зірки — завдяки місії Gaia ESA — і траєкторію JWST навколо точки Лагранжа L2, області простору на відстані 1,5 мільйона кілометрів від Землі, далеко від Сонця. маневри», — зазначає Ючел Кіліч, докторант IAA-CSIC і співавтор дослідження.
Дуже детальний погляд на невидимі кільця
Коли відбулося затемнення, Чарікло рухався зі швидкістю лише 2,5 кілометрів на секунду відносно JWST. Цей відносно повільний відносний рух дав дослідникам надзвичайну просторову інформацію про структуру кілець.
Жива фотозйомка неможлива. Чарікло настільки віддалений, а його кільця настільки вузькі, що навіть JWST і найбільші наземні телескопи не можуть розрізнити їх на зображенні. Вирішення проблеми — окультації зірок із використанням далекої зірки як підсвічування. Щоразу, коли одне з кілець проходить повз зірку, кількість зоряного світла ненадовго зменшується, що дозволяє астрономам вимірювати властивості кільця, які інакше були б приховані.
Системи з малими циклами можуть бути більш динамічними
Вчені зазвичай вважають кільця навколо малих тіл у Сонячній системі відносно стабільними структурами. Тепер Чарікло надає докази того, що цю гіпотезу слід переглянути.
Зміни, які спостерігаються протягом кількох років, показують, що такі кільцеві системи можуть розвиватися за напрочуд короткі терміни.
«Наші результати змушують нас переглянути, як вони формуються, як вони еволюціонують і які механізми підтримують їхню стабільність. Здатність виявляти ці зміни відкриває нове вікно для розуміння еволюції цих систем і, можливо, інших систем кілець у Сонячній системі», — говорить Сантос-Санс.
Що саме спричинило очевидні зміни, залишається незрозумілим. Вони можуть відображати справжню еволюцію в межах кілець Чарікло, відмінності, спричинені фільтрами, які використовуються під час різних спостережень, або деяку комбінацію двох.
Розуміння того, як розвиваються кільця Chariklo
Андалузький інститут астрофізики (IAA-CSIC) очолював кожну основну фазу дослідження, включаючи наукову розробку проекту, прогнозування окультації Чарікло, яку спостерігав JWST, аналіз отриманих даних та інтерпретацію залучених фізичних процесів.
Команда IAA-CSIC також зіграла центральну роль у моделюванні циклів і виконанні статистичного аналізу, щоб визначити, чи є спостережувані зміни реальними. У цій роботі брали участь дослідники з Іспанії, Бразилії, Франції, Угорщини та США.
Показуючи, що, здавалося б, стабільні кільця Чарікло можуть змінюватися всього за кілька років, спостереження дають астрономам новий спосіб зрозуміти, як утворюються, еволюціонують і зберігаються з часом кільцеві системи навколо малих світів.
