Wenn wir an Ringsysteme denken, denken wir natürlich an Planeten wie Saturn. Seine schönen Ringe sind sicherlich die bekanntesten, aber sie sind nicht der einzige Planet in unserem Sonnensystem, der sie besitzt. Als die Reisen Missionen gezeigt, hat jeder Planet im äußeren Sonnensystem – von Jupiter bis Neptun – sein eigenes Ringsystem. Und in den letzten Jahren haben Astronomen entdeckt, dass sogar bestimmte kleine Planeten – wie die Centaur-Asteroiden 10199 Chariklo und 2006 Chiron – habe sie auch.
Dies war ein ziemlich überraschender Fund, da diese Objekte solch chaotische Umlaufbahnen haben. Angesichts der Tatsache, dass ihre Bahnen durch das Sonnensystem häufig durch die starke Schwerkraft von Gasriesen verändert werden, haben sich Astronomen natürlich gefragt, wie ein kleiner Planet ein System von Ringen behalten könnte. Aber dank eines Forscherteams der Sao Paulo State University in Brasilien sind wir vielleicht kurz davor, diese Frage zu beantworten.
In einer Studie mit dem Titel „ Die Ringe von Chariklo unter naher Begegnung mit den Riesenplaneten “, das vor kurzem in . erschienDas Astrophysikalische Journal, erklärten sie, wie sie ein Modell des Sonnensystems konstruierten, das 729 simulierte Objekte enthielt. Alle diese Objekte hatten die gleiche Größe wie Chariklo und hatten ihr eigenes Ringsystem. Dann untersuchten sie, wie sich die Interaktion mit Gasriesen auf sie auswirkte.
Künstlerische Darstellung der Ringe um den Centaur Chariklo, den ersten Asteroiden, auf dem Ringe entdeckt wurden. Bildnachweis: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser/Nick Risinger (skysurvey.org)
Um es aufzuschlüsseln, Zentauren sind eine Population von Objekten in unserem Sonnensystem, die sich sowohl als Kometen als auch als Asteroiden verhalten (daher sind sie nach den Hybridtieren der griechischen Mythologie benannt). 10199 Chariklo ist das größte bekannte Mitglied der Zentaurenpopulation, ein möglicher ehemaliger Transneptunisches Objekt (TNO), die derzeit zwischen Saturn und Uranus kreist.
Die Ringe um diesen Asteroiden waren erstmals 2013 aufgefallen als der Asteroid eine Sternbedeckung erfuhr. Dabei ergab sich ein System aus zwei Ringen mit einem Radius von 391 bzw. 405 km und einer Breite von etwa 7 km 3 km. Die Absorptionseigenschaften der Ringe zeigten, dass sie teilweise aus Wassereis bestanden. In dieser Hinsicht ähnelten sie den Ringen von Jupiter, Saturn, Uranus und den anderen Gasriesen, die größtenteils aus Wassereis und Staub bestehen.
Es folgte Erkenntnisse aus dem Jahr 2015 das deutete darauf hin, dass Chiron 2006 – ein weiterer großer Zentaur – einen eigenen Ring haben könnte. Dies führte zu weiteren Spekulationen, dass es in unserem Sonnensystem viele kleine Planeten mit einem Ringsystem geben könnte. Natürlich war dies für Astronomen ein wenig verwirrend, da Ringe zerbrechliche Strukturen sind, von denen angenommen wurde, dass sie ausschließlich den Gasriesen unseres Systems vorbehalten sind.
Wie Professor Othon Winter, der leitende Forscher des Sao Paulo-Teams, Universe Today per E-Mail sagte:
„Zuerst war es eine Überraschung, einen Zentauren mit Ringen zu finden, da die Zentauren chaotische Umlaufbahnen haben, die zwischen den riesigen Planeten wandern und ihnen häufig nahe kommen. Wir haben jedoch gezeigt, dass das Ringsystem in den meisten Fällen alle engen Begegnungen mit den Riesenplaneten überleben kann. Daher sind Zentauren mit Ringen möglicherweise viel häufiger anzutreffen, als wir zuvor dachten.“
Künstlerische Darstellung von Chiron, die ein mögliches Ringsystem zeigt. Bildnachweis: dailygalaxy.com
Für ihre Studie betrachteten Winter und seine Kollegen die Bahnen von 729 simulierten Klonen von Chariklo, die die Sonne im Laufe von 100 Millionen Jahren umkreisten. Daraus fanden Winter und seine Kollegen, dass jeder Zentaur im Durchschnitt etwa 150 enge Begegnungen mit einem Gasriesen innerhalb eines Hügelradius um den fraglichen Planeten hatte. Wie Winter es beschrieben hat:
„Die Studie wurde in zwei Schritten erstellt. Zuerst betrachteten wir einen Satz von mehr als 700 Klonen von Chariklo. Die Klone hatten anfängliche Flugbahnen, die sich für statistische Zwecke leicht von Chariklo unterschieden (da es sich um chaotische Flugbahnen handelt) und simulierten ihre Umlaufbahnentwicklung rechnerisch vorwärts (um ihre Zukunft zu sehen) und auch zeitlich rückwärts (um ihre Vergangenheit zu sehen). Während dieser Simulationen haben wir die Informationen aller engen Begegnungen (viele Tausende) mit jedem der riesigen Planeten archiviert.“
„Im zweiten Schritt führten wir Simulationen jeder der engen Begegnungen durch, die im ersten Schritt gefunden wurden, aber jetzt einschließlich einer Partikelscheibe um Chariklo (die die Ringpartikel darstellt). Am Ende jeder Simulation haben wir dann analysiert, was mit den Partikeln passiert ist. Welche wurden aus Chariklo entfernt (und entkamen seinem Gravitationsfeld)? Welche waren stark gestört (umkreisten noch Chariklo)? Welche hatten keinen signifikanten Effekt?“
Am Ende zeigten die Simulationen, dass die Ringe der Zentauren in 90 Prozent der Fälle ihre engen Begegnungen mit Gasriesen überlebten, während sie in 4 Prozent der Fälle gestört und nur in 3 Prozent der Fälle abgestreift wurden. Daher kamen sie zu dem Schluss, dass, wenn es einen effizienten Mechanismus gibt, der die Ringe erzeugt, dieser stark genug ist, um Zentauren sie behalten zu lassen.
Aufgrund ihrer dualen Natur hat sich der Name Centaur bei der Bezeichnung von Objekten, die sowohl als Kometen als auch als Asteroiden fungieren, geblieben. Bildnachweis: jpl.nasa.gov
Darüber hinaus scheinen ihre Forschungen darauf hinzudeuten, dass das, was für bestimmte planetare Körper als einzigartig galt, tatsächlich alltäglich ist. „Es zeigt, dass unser Sonnensystem nicht nur als Ganzes oder für große Körper komplex ist“, sagte Winter, „sondern sogar kleine Körper können komplexe Strukturen und eine noch komplexere zeitliche Entwicklung aufweisen.“
Der nächste Schritt für das Forscherteam besteht darin, die Ringbildung zu untersuchen, die zeigen könnte, dass sie sie tatsächlich von den Gasriesen selbst abholen. Aber egal woher sie kommen, es wird immer deutlicher, dass Zentauren wie 10199 Chariklo nicht allein sind. Außerdem geben sie ihre Ringe so schnell nicht auf!
Weiterlesen: iopscience.iop.org
