stringtranslate.com

Кольца Харикло

Измерение видимой яркости космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST) во время покрытия Харикло в 2022 году

Кольца Харикло представляют собой набор из двух узких колец вокруг малой планеты 10199 Харикло . Харикло, диаметром около 250 километров (160 миль), является вторым по величине небесным объектом с подтвержденными кольцами ( наименьшим является 2060 Хирон [1] ) и пятым окольцованным небесным объектом, обнаруженным в Солнечной системе , после газовых гигантов и ледяных гигантов . [2] Орбита Харикло представляет собой яркую кольцевую систему , состоящую из двух узких и плотных полос шириной 6–7 км (4 мили) и 2–4 км (2 мили), разделенных промежутком в 9 километров (6 миль). [2] [3] Кольца вращаются на расстоянии около 400 километров (250 миль) от центра Харикло, что составляет одну тысячную расстояния между Землей и Луной . Открытие было сделано группой астрономов с помощью десяти телескопов в разных местах в Аргентине, Бразилии, Чили и Уругвае в Южной Америке во время наблюдения за звездным затмением 3 июня 2013 года и было объявлено 26 марта 2014 года. [2]

Существование системы колец вокруг малой планеты было неожиданным, поскольку считалось, что кольца могут быть стабильными только вокруг гораздо более массивных тел. Системы колец вокруг малых тел ранее не были обнаружены, несмотря на их поиски с помощью методов прямой визуализации и звездных затмений. [2] Кольца Харикло должны рассеиваться в течение периода максимум в несколько миллионов лет, так что либо они очень молоды, либо их активно удерживают спутники -пастухи с массой, сопоставимой с массой колец. [2] [4] [5] Команда назвала кольца Ойапок (внутреннее, более существенное кольцо) и Чуи (внешнее кольцо) в честь двух рек, которые образуют северную и южную прибрежные границы Бразилии. Запрос на официальные названия будет подан в МАС позднее. [4]

Открытия и наблюдения

Харикло — крупнейший подтверждённый член класса малых тел, известных как кентавры, которые вращаются вокруг Солнца между Сатурном и Ураном во внешней Солнечной системе . Прогнозы показали, что, если смотреть из Южной Америки, он пройдёт перед звездой UCAC4 248-108672 с 12,4-звёздной величиной, расположенной в созвездии Скорпиона , 3 июня 2013 года. [6]

Видео, демонстрирующее затмение звезды UCAC4 248-108672 Харикло и соответствующую кривую блеска

С помощью тринадцати телескопов, расположенных в Аргентине, Бразилии, Чили и Уругвае, [7] группа астрономов под руководством Фелипе Брага Рибаса ( цитата ), постдокторанта Национальной обсерватории (ОН) в Рио-де-Жанейро, [7] и 65 других исследователей из 34 учреждений в 12 странах, [2] смогли наблюдать это событие затмения , явление, во время которого звезда исчезает за своим затмевающим телом. [2] 1,54-метровый Датский национальный телескоп в обсерватории Ла-Силья , благодаря гораздо более высокой скорости сбора данных его камеры « Lucky Imager » (10 Гц), был единственным телескопом, способным разрешить отдельные кольца. [2]

Во время этого события, как предсказывалось, наблюдаемая яркость упадет с величины 14,7 (звезда + Харикло) до 18,5 (только Харикло) максимум на 19,2 секунды. [8] Это увеличение на 3,8 величины эквивалентно уменьшению яркости в 32,5 раза. Первичное событие затмения сопровождалось четырьмя дополнительными небольшими уменьшениями общей интенсивности кривой блеска , которые наблюдались за семь секунд до начала затмения и через семь секунд после окончания затмения. [2] Эти вторичные затмения указали на то, что что-то частично блокировало свет фоновой звезды. Симметрия вторичных затмений и множественные наблюдения события в разных местах помогли реконструировать не только форму и размер объекта, но также толщину, ориентацию и расположение плоскостей колец. [9] Относительно постоянные свойства колец, выведенные из нескольких наблюдений вторичного затмения, опровергают альтернативные объяснения этих особенностей, такие как выделение газа, подобное кометному. [2]

Телескопы, которые наблюдали за затмением, включали Датский национальный телескоп и обзорный телескоп TRAPPIST обсерватории Ла-Силья , телескопы PROMPT ( межамериканская обсерватория Серро-Тололо ), Бразильский южный астрофизический исследовательский телескоп или SOAR ( Серро-Пачон ), 0,45-метровый телескоп ASH ( Серро-Бурек ), а также телескопы обсерватории Государственного университета Понта-Гросса, астрономического полюса Поло Казимиро Монтенегро Фильо (в Фонде технологического парка Итайпу в Фос-ду-Игуасу), обсерватории Католического университета Папского католического университета Чили (Санта-Мартина) и несколько телескопов на станции астрофизики Боске-Алегри, эксплуатируемой Национальным университетом Кордовы . Отрицательные обнаружения были зарегистрированы обсерваторией Эль-Каталехо (Санта-Роза, Ла-Пампа, Аргентина), 20-дюймовым телескопом Planewave (часть сети прожекторных обсерваторий) в Сан-Педро-де-Атакама, Чили, и инструментом OALM в астрономической обсерватории Лос-Молинос в Уругвае. Некоторые из других участвующих инструментов были в Национальной обсерватории в Рио-де-Жанейро, Обсерватории Валонго (в Федеральном университете Рио-де-Жанейро), Обсерватории государственного университета Оэсте-ду-Парана или Unioeste (в штате Парана), Обсерватории Пику-дус-Диас или OPL (в Минас-Жерайс) и Государственном университете Сан-Паулу (UNESP - Гуаратингета) в Сан-Паулу. [2] [7] [10]

18 октября 2022 года прибор NIRCam на борту космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) использовался для наблюдения за затмением звезды Gaia DR3 6873519665992128512 кольцами Харикло, запечатлев характерное двойное уменьшение яркости звезды, когда кольца затмили свет звезды в двух точках. [11]

Характеристики

Ориентация колец согласуется с видом с ребра с Земли в 2008 году, что объясняет наблюдаемое затемнение Харикло между 1997 и 2008 годами в 1,75 раза, а также постепенное исчезновение водяного льда и других материалов из его спектра по мере уменьшения наблюдаемой площади поверхности колец. [12] Также согласуется с этой ориентацией с ребра то, что с 2008 года система Харикло снова увеличила яркость в 1,5 раза, и инфракрасные спектральные особенности водяного льда снова появились. Это говорит о том, что кольца состоят, по крайней мере, частично из водяного льда. Ледяной состав кольца также согласуется с ожидаемой плотностью разрушенного тела в пределах предела Роша Харикло . [2]

Внутреннее кольцо (2013C1R или Ояпок)

Художественное представление кольцевой системы вокруг Харикло

Эквивалентная глубина (параметр, связанный с общим количеством материала, содержащегося в кольце, на основе геометрии наблюдения) C1R, как было отмечено, изменялась на 21% в ходе наблюдения. Аналогичные асимметрии наблюдались во время наблюдений затмения узких колец Урана и могут быть вызваны резонансными колебаниями, ответственными за модуляцию ширины и оптической глубины колец. Плотность столба C1R оценивается в 30–100 г/см 2 . [2]

Внешнее кольцо (2013C2R или Chuí)

C2R в два раза меньше по ширине более яркого кольца и находится прямо за его пределами, на расстоянии 404,8 км (251,5 миль). С оптической глубиной около 0,06, он заметно более рассеян, чем его компаньон. [13] В целом, он имеет приблизительно двенадцатую часть массы C1R. [2]

Источник

Происхождение колец неизвестно, но оба, вероятно, являются остатками диска обломков, который мог образоваться в результате удара по Харикло, столкновения с одним или несколькими уже существующими спутниками или между ними, приливного разрушения бывшей ретроградной луны или из материала, выброшенного с поверхности кометной активностью или вращением. [2] Если кольца образовались в результате удара по Харикло, объект должен был столкнуться с низкой скоростью, чтобы предотвратить выброс частиц кольца за пределы сферы Хилла Харикло .

Скорости ударов во внешней Солнечной системе обычно составляют ≈ 1 км/с (по сравнению со скоростью убегания на поверхности Харикло ≈ 0,1 км/с) и были даже ниже до того, как пояс Койпера был динамически возбужден, что подтверждает возможность того, что кольца образовались в поясе Койпера до того, как Харикло был переведен на свою текущую орбиту менее 10 млн лет назад. [2] Скорости ударов в поясе астероидов намного выше (≈ 5 км/с), что могло бы объяснить отсутствие таких кольцевых особенностей у малых тел в пределах пояса астероидов. [2] Столкновения между кольцевыми частицами привели бы к существенному расширению кольца, а сопротивление Пойнтинга-Робертсона привело бы к падению кольцевых частиц на центральное тело в течение нескольких миллионов лет, что потребовало бы либо активного источника кольцевых частиц, либо динамического удержания небольшими (размером с километр) встроенными или пастушьими лунами, которые еще предстоит открыть. [2] Такие луны было бы очень сложно обнаружить с помощью прямых изображений с Земли из-за небольшого радиального разделения кольцевой системы и Харикло. [2]

Моделирование

Будучи самым маленьким известным небесным телом с собственной системой колец, Харикло и его кольца являются первыми, которые были полностью смоделированы с помощью численного решения задачи N-тел . [14] Сделанные предположения включали сферическую форму планетоида и частиц кольца, а также одинаковый радиус всех частиц от 2,5 до 10 м. В зависимости от параметров, моделирование [ необходимо разъяснение ] включало от 21 миллиона до 345 миллионов частиц, взаимодействующих друг с другом посредством гравитации и столкновений . Целью моделирования было оценить, при каких условиях кольца остаются стабильными; то есть не группируются в несколько более крупных тел.

Первый вывод, который следует из моделирования, заключается в том, что плотность Харикло должна быть больше, чем у кольцевой материи, просто для того, чтобы удерживать их на орбите. Во-вторых, для всех проверенных радиусов кольцевых частиц и пространственных плотностей колец кольца действительно группировались в относительно короткие временные масштабы. Авторы предлагают три основных объяснения:

  1. кольцевые частицы намного меньше, порядка 1 см, чем предполагалось в моделировании
  2. кольца очень молодые (менее 100 лет)
  3. в системе есть относительно массивное, пока не обнаруженное тело, которое действует как спутник-пастух

Они также отметили, что эффекты некоторых предположений, например, полного отсутствия эксцентриситета колец , не были оценены. [14]

Ссылки

  1. ^ Ортис, Дж.Л.; Даффард, Р.; Пинилья-Алонсо, Н.; Альварес-Кандал, А.; Сантос-Санс, П.; Моралес, Н.; Фернандес-Валенсуэла, Э.; Ликандро, Дж.; Кампо Багатин, А.; Тируэн, А. (2015). «Возможный материал колец вокруг кентавра (2060 г.) Хирона». Астрономия и астрофизика . 576 : А18. arXiv : 1501.05911 . Бибкод : 2015yCat..35760018O. дои : 10.1051/0004-6361/201424461. S2CID  38950384.
  2. ^ abcdefghijklmnopqrst Брага-Рибас, Ф.; Сикарди, Б.; Ортис, Дж.Л.; Снодграсс, К.; Рокес, Ф.; Виейра-Мартинс, Р.; Камарго, ДЖИБ; Ассафин, М.; Даффард, Р.; Джехин, Э.; Поллок, Дж.; Лейва, Р.; Эмилио, М.; Мачадо, ДИ; Коласо, К.; Лелуш, Э.; Скоттфельт, Дж.; Гиллон, М.; Лижье, Н.; Маке, Л.; Бенедетти-Росси, Г.; Гомес, Арканзас; Кервелла, П.; Монтейро, Х.; Сфэйр, Р.; Мутамид, Мэн; Танкреди, Г.; Спагнотто, Дж.; Мори, А.; и др. (2014-03-26). "Обнаружена кольцевая система вокруг Центавра (10199) Харикло". Nature . 508 (7494): 72–75. arXiv : 1409.7259 . Bibcode :2014Natur.508...72B. doi :10.1038 /nature13155. PMID  24670644. S2CID  4467484.
  3. ^ Клотц, Ирен (27.03.2014). «Отойди от Сатурна: у маленького астероида тоже есть кольца». Thomson Reuters. Архивировано из оригинала 29 декабря 2019 г. Получено 28.03.2014 .
  4. ^ ab "Первая кольцевая система вокруг астероида" (пресс-релиз). Европейская южная обсерватория . 26 марта 2014 г. Получено 26.03.2014 .
  5. ^ Гибни, Э. (2014-03-26). "Астероиды тоже могут иметь кольца". Nature . doi :10.1038/nature.2014.14937. S2CID  211729137.
  6. ^ Камарго, JIB; Виейра-Мартинс, Р.; Ассафин, М.; Брага-Рибас, Ф.; Сикарди, Б.; Десмарс, Дж.; Андрей, АХ; Бенедетти-Росси, Г.; Диас-Оливейра, А. (2013). «Кандидаты в звездные покрытия кентаврами и транснептуновыми объектами до 2014 года». Астрономия и астрофизика . 561 : А37. Бибкод : 2014A&A...561A..37C. дои : 10.1051/0004-6361/201322579 .
  7. ^ abc Эскобар, Хертон (26 марта 2014 г.). «Бразильцы descobrem anéis semelhantes aos de Saturno em torno do asteroide Chariklo». O Estado de S. Paulo (на португальском языке).
  8. ^ "Occultation by (10199) Chariklo - 2013 Jul 30". Occultations.org.nz. 2013-06-12 . Получено 2014-03-27 .
  9. ^ «Primeiro sistema de anéis descoberto em Torno de um Asteroide» (на португальском языке). ESO.org. 26 марта 2014 г. Проверено 28 марта 2014 г.
  10. ^ "Кентавр Харикло ма два прстенце" (на чешском языке). Чешская астрономическая сфера. 27 марта 2014 г. Проверено 29 марта 2014 г.
  11. ^ Cesari, Thaddeus (25 января 2023 г.). «Webb Spies Chariklo Ring System With High-Precision Technique». Космический телескоп Джеймса Уэбба . NASA . Получено 14 апреля 2023 г.
  12. ^ Паркер, Алекс (2014-03-27). "Тень кентавра показывает яркие кольца". Блоги Планетарного общества . Планетарное общество . Получено 2014-04-02 .
  13. ^ Брага-Рибас, Ф. (2014). «Обнаружена кольцевая система вокруг Центавра (10199) Харикло» (PDF) . Nature . 508 (7494). Европейская южная обсерватория: 72–75. arXiv : 1409.7259 . Bibcode :2014Natur.508...72B. doi :10.1038/nature13155. hdl :10023/6777. PMID  24670644. S2CID  4467484 . Получено 13.04.2014 .
  14. ^ ab Michikoshi, S.; Kokubo, E. (2017-03-03). "Моделирование самого маленького кольцевого мира Chariklo". The Astrophysical Journal Letters . 837 (1): L13. arXiv : 1702.06356 . Bibcode : 2017ApJ...837L..13M. doi : 10.3847/2041-8213/aa6256 . S2CID  119088136.

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме 10199 Chariklo .