Pierścienie Chariklo zmieniają się szybciej, niż sądzono

Międzynarodowa grupa astronomów, śledząc Chariklo, odnotowała wyraźne modyfikacje w jego pierścieniach. Do potwierdzenia wyników wykorzystano nowoczesne metody obserwacyjne, w tym analizę zakryć gwiazd, która pozwala badać nawet małe i bardzo odległe obiekty. Kluczowe okazało się zestawienie danych z różnych epok – dopiero porównania rozciągnięte na kilka lat umożliwiły uchwycenie różnic w parametrach pierścieni.

Chariklo to centaur o średnicy ok. 302 km, krążący daleko poza orbitą Saturna. Jego pierścienie należały do pierwszych odkrytych poza układami gazowych olbrzymów. Obserwacje wskazują, że system tworzą dwie główne struktury oddalone od obiektu o ok. 400 km, a ich szerokość wynosi od trzech do siedmiu kilometrów. Tak szczegółowe parametry udało się wyznaczyć dzięki pomiarom JWST oraz wcześniejszym rejestracjom zakryć gwiazd.

Gdy naukowcy porównali najnowsze obserwacje z wynikami zbieranymi w ostatniej dekadzie, zauważyli nietypowy kierunek zmian w obu pierścieniach. Pablo Santos-Sanz, kierujący pracami, wskazał, że zestawienie danych z JWST z wcześniejszymi zakryciami gwiazd ujawniło wzrost nieprzezroczystości pierścienia wewnętrznego przy jednoczesnym spadku nieprzezroczystości pierścienia zewnętrznego.

Wyniki są istotne, ponieważ wcześniej zakładano, że pierścienie wokół mniejszych obiektów nie powinny tak szybko się zmieniać. Szczególnie intrygujące są odmienne zachowania dwóch struktur w tym samym systemie, co sugeruje istnienie mechanizmów, które dotąd nie były uwzględniane przy opisie ich ewolucji i stabilności. Badacze dopuszczają, że procesy kształtujące takie układy mogą być znacznie bardziej złożone, niż dotąd przypuszczano.

Analiza danych podpowiada, że większa nieprzezroczystość pierścienia wewnętrznego może wynikać ze wzrostu ilości materii w jego obrębie. W przypadku pierścienia zewnętrznego rozważane są m.in. scenariusze związane z zależnością obserwacji od długości fali światła albo z obecnością wyjątkowo drobnych cząstek, które – zgodnie z oczekiwaniami – powinny szybko odparowywać pod wpływem promieniowania. Jednocześnie brak widocznych zaburzeń w budowie pierścieni może oznaczać, że działa proces stabilizujący układ lub uzupełniający materiał pierścieniowy.

Naukowcy sprawdzają kilka możliwych mechanizmów, które mogłyby utrzymywać pierścienie Chariklo w ryzach. Jedna z wcześniejszych koncepcji zakładała kluczową rolę rezonansu orbitalnego z głównym ciałem, jednak taki układ miałby prowadzić do stopniowego "wypychania" pierścieni na zewnątrz. Alternatywą jest hipoteza istnienia tzw. księżyca-pasterza – obiektu, który mógłby stabilizować pierścienie, a jednocześnie dostarczać nowego materiału. To rozwiązanie wymaga jednak potwierdzenia w kolejnych obserwacjach.

Zdaniem badaczy obecne wyniki sugerują, że pierścienie Chariklo ewoluują bardziej dynamicznie, niż zakładano. Dalsze precyzyjne pomiary wykonane przez JWST oraz kolejne obserwacje zakryć gwiazd mogą pomóc wyjaśnić, co stoi za zaobserwowanymi zmianami. Wciąż nie jest jasne, czy decyduje o nich przede wszystkim upływ czasu, właściwości optyczne cząstek w pierścieniach, czy też kombinacja kilku czynników działających jednocześnie.