Кольца Чарикло - Rings of Chariklo

Художественная визуализация Харикло с его кольцами.

В малая планета и кентавр 10199 Чарикло с диаметром около 250 километров (160 миль), это самый маленький небесный объект с подтвержденными кольцами и пятый окольцованный небесный объект, обнаруженный в Солнечная система, после газовые гиганты и ледяные гиганты.[1] На орбите Чарикло - яркий кольцевая система состоит 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).[1][2] Кольца вращаются по орбите на расстоянии около 400 километров (250 миль) от центра Харикло, что составляет тысячную долю расстояния между ними. Земля и Луна. Открытие было сделано группой астрономов с помощью десяти телескопов в различных местах в Аргентине, Бразилии и Чили в Южной Америке во время наблюдения звездное затмение 3 июня 2013 г., о чем было объявлено 26 марта 2014 г.[1]

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 поиски их с помощью методов прямого построения изображений и звездных затенений.[1] Кольца Чарикло должны разойтись в течение не более нескольких миллионов лет, поэтому либо они очень молоды, либо их активно сдерживает пастушьи луны с массой, сопоставимой с массой колец.[1][3][4] Команда прозвала кольца Oiapoque (внутреннее, более существенное кольцо) и Chuí (внешнее кольцо) после двух рек, образующих северную и южную прибрежные границы Бразилии. Запрос на официальные имена будет отправлен в IAU впоследствии.[3]

В январе 2015 г. было предложено, чтобы 2060 Хирон имеет аналогичную пару колец.[5]

Открытие и наблюдения

Харикло - самый крупный подтвержденный член класса малых тел, известных как кентавры, которые вращаются вокруг Солнца между Сатурн и Уран во внешнем Солнечная система. Прогнозы показали, что, если смотреть из Южной Америки, он пройдет перед звездой UCAC4 248-108672 с величиной 12,4, находящейся в созвездии. Скорпион, 3 июня 2013 г.[6]

Видео, показывающее затмение звезды UCAC4 248-108672 Харикло и соответствующее световая кривая

С помощью тринадцати телескопов, расположенных в Аргентине, Бразилии, Чили и Уругвае,[7] команда астрономов во главе с Фелипе Брага Рибас (цитировать), постдокторский астроном Национальная обсерватория (ON), в Рио-де-Жанейро,[7] и 65 других исследователей из 34 институтов в 12 странах,[1] смог наблюдать это затмение событие, явление, во время которого звезда исчезает за своим скрытым телом.[1] 1,54-метровый датский национальный телескоп на Обсерватория Ла Силья, из-за гораздо более высокой скорости сбора данных его 'Lucky Imager камера (10 Гц) была единственным телескопом, способным разрешить отдельные кольца.[1]

Согласно прогнозам, во время этого события наблюдаемая яркость упадет с 14,7 (звезда + Чарикло) до 18,5 (только Чарикло) в течение максимум 19,2 секунды.[8] Это увеличение на 3,8 звездной величины эквивалентно уменьшению яркости в 32,5 раза. Событие первичного затмения сопровождалось четырьмя дополнительными небольшими уменьшениями общей интенсивности кривая блеска, которые наблюдались за семь секунд до начала затмения и за семь секунд после окончания затмения.[1] Эти вторичные затмения указывали на то, что что-то частично блокировало свет фоновой звезды. Симметрия вторичных покрытий и многочисленные наблюдения за событием в различных местах помогли восстановить не только форму и размер объекта, но также толщину, ориентацию и расположение плоскостей колец.[9] Относительно постоянные свойства кольца, полученные из нескольких вторичных наблюдений за затмением, дискредитируют альтернативные объяснения этих особенностей, такие как кометоподобное выделение газа.[1]

Телескопы, которые наблюдали за затмением, включали Датский национальный телескоп и обзорный телескоп. TRAPPIST из Обсерватория Ла Силья, то ПРОМПТ Телескопы (Межамериканская обсерватория Серро Тололо ), бразильский Южный телескоп астрофизических исследований или SOAR (Серро Пачон ), 0,45-метрового телескопа АШ (Серро-Бурек ), обсерватории государственного университета Понта-Гросса, астрономического полюса Поло Casimiro Montenegro Filho (в Фонде технологического парка Итайпу, Фос-ду-Игуасу), обсерватории Католического университета Папский католический университет Чили (Санта-Мартина) и несколько на Estación Astrofísica de Bosque Alegre, принадлежащих Национальный университет Кордовы. Отрицательные обнаружения были зарегистрированы обсерваторией Эль-Каталехо (Санта-Роза, 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. . Некоторые из других участвовавших инструментов были из Национальной обсерватории в Рио-де-Жанейро, Обсерватория Валонго (в Федеральном университете Рио-де-Жанейро), обсерватории государственного университета Оэсте-ду-Парана или Unioeste (в штате Парана), Обсерватория Пико-дус-Диас или OPL (в штате Минас-Жерайс) и Государственный университет Сан-Паулу (UNESP - Guaratinguetá) в Сан-Паулу.[1][7][10]

Свойства

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.[11] 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 внутри Чарикло. Предел Роша.[1]

Кольца Чарикло
имя[1]НикРадиус орбиты (км)Ширина (км)Оптическая глубинаПлотность поверхности (г / см2)Масса, эквивалентная размеруРасстояние между кольцами (км)Радиальное расстояние (км)
2013C1ROiapoque390.6±3.36.16±0.11 к 7.17±0.140.449±0.009 к 0.317±0.00830–100ледяное тело диаметром ~ 1 км8.7±0.414.2±0.2
2013C2RChuí404.8±3.33.4+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)

Впечатление художника от кольцевой системы вокруг Харикло

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 вызваны резонансными колебаниями, ответственными за модуляцию ширины и оптической толщины колец. В плотность столбца C1R оценивается в 30–100 г / см2.[1]

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). Обладая оптической толщиной около 0,06, он заметно более рассеян, чем его спутник.[12] В целом, он имеет примерно двенадцатую часть массы C1R.[1]

Происхождение

Происхождение колец неизвестно, но оба, вероятно, являются остатками диска обломков, который мог образоваться в результате удара о Харикло, столкновения с одним или несколькими ранее существовавшими лунами или между ними, приливного разрушения бывшего ретроградный Луна, или из материала, высвободившегося с поверхности в результате кометной активности или нарушения вращения.[1] Если кольца образовались в результате столкновения с Чарикло, объект должен был столкнуться с низкой скоростью, чтобы предотвратить выброс частиц кольца за пределы Чарикло. Сфера холма.

Скорости столкновения 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 Пояс Койпера был динамически возбужден, подтверждая возможность того, что кольца, сформированные в поясе Койпера до того, как Чарикло был переведен на свою текущую орбиту менее 10 млн лет назад.[1] Скорости удара в пояс астероидов намного выше (≈ 5 км / с), что может объяснить отсутствие таких кольцевых деталей у малых тел в пределах пояса астероидов.[1] Столкновения между кольцевыми частицами могут привести к значительному расширению кольца и Пойнтинг – Робертсон дрэг вызовет падение кольцевых частиц на центральное тело в течение нескольких миллионов лет, что потребует либо активного источника кольцевых частиц, либо динамического удержания небольшими (размером с километр) встроенными или пасти луны еще предстоит открыть.[1] Такие луны было бы очень сложно обнаружить с помощью прямых изображений с Земли из-за небольшого радиального разделения системы колец и Чарикло.[1]

Симуляторы

Как самое маленькое известное небесное тело с собственной системой колец, Харикло и его кольца - первое, которое было полностью смоделировано путем численного решения Проблема N-тела.[13] Сделанные предположения включали, что частицы планетоида и кольца имеют сферическую форму, а все частицы имеют одинаковую форму. радиусы от 2,5 до 10 м. В зависимости от параметров моделирование[требуется разъяснение ] от 21 до 345 миллионов частиц, взаимодействующих друг с другом через сила тяжести и столкновения. Целью моделирования было оценить, при каких условиях кольца остаются стабильными; то есть не объединяться в несколько более крупных тел.

Первый вывод, сделанный на основе моделирования, заключается в том, что плотность Харикло должна быть больше, чем плотность материи кольца, просто для того, чтобы поддерживать их на орбите. Во-вторых, для всех протестированных радиусов частиц кольца и пространственной плотности колец кольца действительно сгруппировались в относительно коротких временных масштабах. Авторы[кто? ] Предлагаю три основных объяснения:

  1. частицы кольца намного меньше, порядка 1 см, чем предполагалось при моделировании
  2. кольца очень молодые (до 100 лет)
  3. в системе есть относительно массивное, пока необнаруженное тело, которое действует как пастырь луна

Они дополнительно отметили, что эффекты некоторых допущений, например, полное отсутствие эксцентриситет колец, не оценивались.[13]

использованная литература

  1. ^ а б c d е ж г час я j k л м п о п q р s т Брага-Рибас, Ф .; Sicardy, B .; Ортис, Дж. Л .; Snodgrass, C .; Roques, F .; Vieira-Martins, R .; Камарго, Дж. И. Б .; Ассафин, М .; Duffard, R .; Jehin, E .; Pollock, J .; Leiva, R .; Эмилио, М .; Machado, D. I .; Colazo, C .; Lellouch, E .; Skottfelt, J .; Gillon, M .; Ligier, N .; Maquet, L .; Бенедетти-Росси, G .; Gomes, A.R .; Kervella, P .; Monteiro, H .; Sfair, R .; Moutamid, M.E .; Tancredi, G .; Spagnotto, J .; Maury, A .; и другие. (2014-03-26). «Кольцевая система обнаружена вокруг Кентавра (10199) Харикло». Природа. 508 (7494): 72–75. arXiv:1409.7259. Bibcode:2014Натура 508 ... 72Б. Дои:10.1038 / природа13155. PMID  24670644.
  2. ^ Клотц, Ирэн (27.03.2014). "Отойди в сторону Сатурна: у маленького астероида тоже есть кольца". Thomson Reuters. Получено 2014-03-28.
  3. ^ а б «Первая кольцевая система вокруг астероида» (Пресс-релиз). Европейская южная обсерватория. 26 марта 2014 г.. Получено 2014-03-26.
  4. ^ Гибни, Э. (26 марта 2014 г.). «У астероидов тоже могут быть кольца». Природа. Дои:10.1038 / природа.2014.14937.
  5. ^ Ортис, J.L .; Duffard, R .; Pinilla-Alonso, N .; Альварес-Кандал, А .; Santos-Sanz, P .; Morales, N .; Fernández-Valenzuela, E .; Licandro, J .; Кампо Багатин, А .; Тироуэн, А. (2015). «Возможный материал кольца вокруг кентавра (2060 г.) Хирон». Астрономия и астрофизика. 576: A18. arXiv:1501.05911. Bibcode:2015yCat..35760018O. Дои:10.1051/0004-6361/201424461.
  6. ^ Camargo, J. I. B .; Vieira-Martins, R .; Ассафин, М .; Брага-Рибас, Ф .; Sicardy, B .; Desmars, J .; Андрей, А. Х .; Бенедетти-Росси, G .; Диас-Оливейра, А. (2013). «Кандидаты в покрытия звезд кентаврами и транснептуновыми объектами до 2014 года». Астрономия и астрофизика. 561: A37. Bibcode:2014A & A ... 561A..37C. Дои:10.1051/0004-6361/201322579.
  7. ^ а б c Эскобар, Хертон (26 марта 2014 г.). "Brasileiros descobrem anéis semelhantes aos de Saturno em torno do asteroide Chariklo". O Estado de S. Paulo (на португальском).
  8. ^ "Оккультация (10199) Харикло - 30 июля 2013 г.". Occultations.org.nz. 2013-06-12. Получено 2014-03-27.
  9. ^ "Primeiro sistema de anéis descoberto em torno de um asteroide" (на португальском). ESO.org. 2014-03-26. Получено 2014-03-28.
  10. ^ "Kentaur Chariklo má dva prstence" (на чешском языке). Česká Astronomická společnost. 2014-03-27. Получено 2014-03-29.
  11. ^ Паркер, Алекс (27 марта 2014). «В тени кентавра видны яркие кольца». Блоги планетарного общества. Планетарное общество. Получено 2014-04-02.
  12. ^ Брага-Рибас, Ф. "Система колец обнаружена вокруг Кентавра (10199) Харикло" (PDF). Европейская южная обсерватория. п. 4. Получено 2014-04-13.
  13. ^ а б Michikoshi, S .; Кокубо, Э. (03.03.2017). «Моделирование самого маленького кольцевого мира Харикло». Письма в астрофизический журнал. 837 (1): L13. arXiv:1702.06356. Bibcode:2017ApJ ... 837L..13M. Дои:10.3847 / 2041-8213 / aa6256.

внешние ссылки