Hringakerfi finnst í kringum smástirni

Chariklo hefur tvo hringa

Sævar Helgi Bragason 26. mar. 2014 Fréttir

Stjörnufræðingar hafa í fyrsta sinn fundið hringa utan um smástirni. Smástirnið er fimmta og langminnsta fyrirbærið í sólkerfinu sem skartar hringum.

  • Teikning af hringum í kringum smástirnið Chariklo

Athuganir sem gerðar voru frá ýmsum stöðum í Suður Ameríku, þar á meðal La Silla stjörnustöð ESO, hafa óvænt leitt í ljós að fjarlægt smástirni, Chariklo, hefur tvo þétta og mjóa hringa. Smástirnið er fimmta og langminnsta fyrirbærið í sólkerfinu — á eftir risareikistjörnunum Júpíter, Satúrnusi, Úranusi og Neptúnusi — sem hefur hringakerfi. Uppruni hringana er hulin ráðgáta en má hugsanlega rekja til árekstra sem mynduðu rykskífu í kringum smástirnið. Niðurstöðurnar eru birtar í vefútgáfu tímaritsins Nature þann 26. mars 2014.

Hringar Satúrnusar eru með því tignarlegasta sem sjá má á næturhimninum. Smærri og ekki jafn áberandi hringar hafa líka fundist umhverfis hinar risareikistjörnurnar. Þrátt fyrir ítarlega leit hafa engir hringar fundist við smærri fyrirbæri í sólkerfinu okkar, þar til nú. Nýjar athuganir á fjarlægu reikistirni [1] (10199) Chariklo [2], sem gerðar voru þegar það gekk fyrir fjarlæga stjörnu, sýna að þetta litla fyrirbæri býr yfir tveimur fínum hringum.

„Við vorum ekki í leit að hringum og töldum að litlir hnettir eins og Chariklo hefðu þá ekki, svo uppgötvunin og þau ótrúlegu smáatriði sem við greindum í kerfinu, komu okkur mjög á óvart!“ sagði Felipe Braga-Ribas (Observatório Nacional/MCTI í Rio de Janeiro í Brasilíu) sem hafði umsjón með mælingunum og er aðalhöfundur greinar um uppgötvunina.

Chariklo er stærsti hnötturinn í hópi Kentára [3] sem finnst milli brauta Satúrnusar og Úranusar í ytra sólkerfinu. Útreikningar höfðu sýnt að hnötturinn myndi ganga fyrir stjörnuna UCAC4 248-108672 þann 3. júní 2013 séð frá Suður Ameríku [4]. Stjörnufræðingar notuðu sjö sjónauka, þar á meðal danska 1,54 metra og TRAPPIST sjónaukana í La Silla stjörnustöð ESO í Chile [5], til að fylgjast með stjörnunni hverfa sjónum okkar í fáeinar sekúndur þegar Chariklo fór fyrir hana í stjörnumyrkva [6].

Stjörnufræðingarnir lærðu mun meira um hnöttinn en þeir áttu von á. Nokkrum sekúndum fyrir og eftir meginmyrkvann dró tvisvar úr sýndarbirtu stjörnunnar [7]. Eitthvað í kringnum Chariklo skyggði á ljósið! Með því að bera saman mælingar sem gerðar voru frá öðrum stöðum tókst stjörnufræðingunum ekki aðeins að ráða í lögun og stærð hnattarins, heldur einnig lögun, breidd, stefnu og aðra eiginleika hringa sem umvefja hann.

Stjörnufræðingarnir fundu út að hringakerfið í kringum þennan litla 250 kílómetra breiða hnött handan brautar Satúrnusar, samanstendur af tveimur þéttum hringum, aðeins sjö og þriggja kílómetra breiðum og að aðeins níu kílómetrar skilja á milli þeirra.

„Í mínum huga var það hálf ótrúlegt að komast að því að okkur tókst ekki aðeins að greina hringakerfi, heldur einnig fundið út að það samanstendur af tveimur aðskildum hringum,“ segir Uffe Gråe Jørgensen (Niels Bohr Institute, Kaupmannahafnarháskóla í Danmörku), meðlimur í hópnum. „Ég hef reynt að sjá ímynda mér hvernig það væri að standa á yfirborði þessa íshnattar — sem er nógu lítill til þess að hraðskreiður sportbíll brunað á lausnarhraða út í geiminn — og stara upp á 20 kílómetra breitt hringakerfi sem er 1000 sinnum nær sínum móðurhnetti en tunglið er frá Jörðinni.“[8]

Þótt mörgum spurningum sé enn ósvarað telja stjörnufræðingar að hringanir hafi líklega orðið til eftir öflugan árekstur. Hringakerfið hlýtur að haldast sem tveir mjóir hringar fyrir tilverknað lítilla (hugsanlegra) fylgitungla.

„Fyrir utan hringana er því líklegt að Chariklo hafi að minnsta kosti eitt lítið tungl sem bíður þess að finnast,“ bætir Felipe Braga Ribas við.

Svo gæti farið að hringarnir eigi eftir að mynda lítið tungl. Sönnunargögn benda til að tunglið okkar hafi myndast á þann hátt, en á mun stærri skala, í árdaga sólkerfisins, sem og mörg önnur fylgitungl við aðrar reikistjörnur og smástirni.

Forvígismenn verkefnisins hafa gefið hringunum gælunöfnin Oiapoque og Chui eftir tveimur ám við norður- og suðurhluta Brasilíu [9].

Skýringar

[1] Öll fyrirbæri sem ganga um sólina og eru of lítil (ekki nógu efnismikil) til þess að þeirra eigin þyngdarkraftur geri þau því sem næst hringlaga, eru skilgreind sem litlir hnettir í sólkerfinu af Alþjóðasambandi stjarnfræðinga (IAU). Í þeim hópi eru flest smástirni sólkerfisins, jarðnándarsmástirni, Trójusmástirni við Mars og Júpíter, flestir Kentárar og flest útstirni og halastjörnur. Hugtökin smástirni og reikistirni eru stundum notuð yfir sama fyrirbærið.

[2] IAU Minor Planet Center er miðstöðin sem heldur utan um skráningu lítilla hnatta í sólkerfinu. Nöfn þessara hnatta eru tvístkipt, í tölu (upphaflega í röð eftir uppgötvun en nú eftir því hvenær brautir þeirra voru vel skilgreindar) og heiti.

[3] Kentárar eru litlir hnettir á óstöðugum brautum í ytra sólkerfinu sem skera brautir risareikistjarnanna. Þar sem þeir verða gjarnan fyrir þyngdartruflunum frá reikistjörnunum, haldast þeir aðeins á slíkum brautum í nokkrar milljónir ára. Kentárar eru öllu færri en smástirnin í smástirnabeltinu milli Mars og Júpíters og gætu átt rætur að rekja til Kuipersbeltisins. Kentárar eru nefndir svo vegna þess að — rétt eins og goðsagnaverurnar — svipar þeim til tveggja mismunandi fyrirbæra, í þessu tilviki halastjarna og smástirna. Chariklo virðist fremur líkjast smástirni og sýnir engin merki um halastjörnuvirkni.

[4] Útreikningar á myrkvanum sem birtust nýlega voru gerðir eftir kerfisbundna leit með 2,2 metra MPG/ESO sjónaukanum við La Silla stjörnustöð ESO.

[5] Fyrir utan danska 1,54 metra og TRAPPIST sjónaukana í La Silla stjörnustöðinni, voru mælingar á myrkvanum líka gerðar úr eftirfarandi stjörnustöðvum: Universidad Católica Observatory (UCO) Santa Martina starfrækt af Pontifícia Universidad Católica de Chile (PUC); PROMPT sjónaukarnir í umsjá University of North Carolina við Chapel Hill; Pico dos Dias Observatory frá National Laboratory of Astrophysics (OPD/LNA) - Brasilíu; Southern Astrophysical Research (SOAR) sjónaukanum; 20 tommu Planewave sjónauka Caisey Harlingten, sem er hluti af Searchlight Observatory Network; sjónauka R. Sandness við San Pedro de Atacama Celestial Explorations; Universidade Estadual de Ponta Grossa Observatory; Observatorio Astronomico Los Molinos (OALM) — Úrúgvæ; Observatorio Astronomico, Estacion Astrofisica de Bosque Alegre, Universidad Nacional de Cordoba, Argentína; Polo Astronômico Casimiro Montenegro Filho Observatory.

[6] Þetta er eina leiðin til að niðurnjörva nákvæmlega stærð og lögun jafn fjarlægs fyrirbæris — Chariklo er aðeins um 250 kílómetrar í þvermál og meira en milljarð kílómetra frá Jörðinni. Jafnvel í bestu sjónaukum er fyrirbærið lítið og fjarlægt og birtist einungis sem daufur ljóspunktur.

[7] Hringar Úranusar og hringabogarnir í kringum Neptúnus fundust með samskonar mælingum á myrkvum árin 1977 og 1984. Sjónaukar ESO tóku þátt í uppgötvuninni á hringum Neptúnusar.

[8] Strangt tiltekið þyrfti bíllinn að vera mjög hraðskreiður — eitthvað í líkingu við Bugatti Veyron 16.4 eða McLaren F1 — því lausnarhraðinn er í kringum 350 km/klst!

[9] Nöfnin eru óformleg. Alþjóðasamband stjarnfræðinga úthlutar opinberum nöfnum síðar samkvæmt reglum þar að lútandi.

Frekari upplýsingar

Greint er frá þessari rannsókn í greininni „A ring system detected around the Centaur (10199) Chariklo”, eftir F. Braga-Ribas o.fl., sem birtist í vefútgáfu tímaritsins Nature þann 26. mars 2014.

ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 15 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. ESO heldur úti metnaðarfullum verkefnum sem miða að hönnun, smíði og starfsemi öflugra stjörnustöðva á jörðinni sem gera stjörnufræðingum kleift að gera mikilvægar uppgötvanir. ESO leikur líka lykilhlutverk í að efla og skipuleggja samstarf í stjarnvísindarannsóknum. ESO starfrækir þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 39 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Tenglar

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
Háskóli Íslamds
Reykjavík, Ísland
Farsími: 896-1984
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1410.

Tengdar myndir

  • smástirni CharikloTeikning af hringum í kringum smástirnið Chariklo. Mynd: ESO/L. Calçada/Nick Risinger (skysurvey.org)
  • smástirni, CharikloTeikning af hringum í kringum smástirnið Chariklo. Mynd: ESO/L. Calçada/Nick Risinger (skysurvey.org)
  • smástirni, CharikloTeikning af hringum í kringum smástirnið Chariklo. Mynd: ESO/L. Calçada/Nick Risinger (skysurvey.org)