В солнечной системе обнаружена аномальная кольцевая система, нарушающая теорию орбит колец

Солнечная система не так богата объектами с кольцами. Говоря о кольцах, большинство сразу вспоминает великолепный пояс кольцевых структур Сатурна. Но на самом деле у Юпитера, Урана и Нептуна тоже есть кольца, просто они не так заметны, как у Сатурна. Даже у малых планет, таких как Эрида и Гаия, есть “кольца”. Можно сказать, что системы колец в Солнечной системе — редкое украшение.

Почему системы колец так редки? Основная причина — важное расположение. Если орбита кольца неправильная, материал внутри медленно собирается вместе, в итоге образуя новый спутник. Поэтому не все объекты могут стабильно сохранять систему колец.

Лимит Лоури: “безопасная линия” системы колец

Астрономы давно обнаружили закономерность, называемую лимитом Лоури. Эта “невидимая линия” определяет диапазон существования колец. В пределах этого лимита гравитация главного тела настолько сильна, что способна разорвать приближающиеся объекты, превращая их в материал для колец. За пределами этого лимита гравитация ослабевает, и взаимное притяжение мелких частиц становится доминирующим, что способствует их склеиванию и образованию спутников.

Таким образом, почти все известные системы колец находятся внутри лимита Лоури или очень близко к нему. Такое расположение считается наиболее “безопасным” — кольца не разорвутся и не превратятся в новые спутники.

“За границей” кольца Куоаля

Когда эта теория казалась идеальной, возникла проблема.

Недавно ученые обнаружили на краю Солнечной системы странную систему колец, хозяином которой является карликовая планета Куоаль (ранее известная как 2014 УX₃₀₀). Этот ледяной объект примерно вдвое меньше Плутона, он скрыт за внешним поясом Койпера за Ураном, на расстоянии примерно в 43 раза дальше от Солнца, чем Земля.

Международная команда астрономов использовала высокоскоростную камеру HiPERCAM для наблюдений. Это очень чувствительное устройство установлено на крупном телескопе Галапагосского архипелага диаметром 10,4 метра. Поскольку Куоаль слишком далек, чтобы сфотографировать его кольца напрямую, ученые применили хитрый метод — наблюдение затмений.

Проще говоря, как при солнечном затмении, когда Куоаль проходит перед Солнцем, он заслоняет свет фона-звезд. По изменению яркости ученые могут судить о наличии колец вокруг Куоаля. И действительно, перед и после затмения зафиксировали два дополнительных снижения яркости, что подтвердило наличие системы колец. Эти кольца очень слабы, их невозможно увидеть в деталях, но данные не обманывают.

Преодоление теоретических границ

Удивительно, что кольца Куоаля находятся на расстоянии более 7 радиусов его планеты, что в два раза превышает максимальное расстояние по предсказаниям классического лимита Лоури. Иными словами, эти кольца не должны были существовать — по существующим теориям, их материал давно должен был объединиться в спутник.

Это открытие напрямую бросает вызов пониманию формирования систем колец. Теоретическая база, созданная за десятилетия, внезапно оказалась “пробита”.

Возможные объяснения

Для такого “нарушения” правил исследователи предложили несколько гипотез:

Теория случайного совпадения: возможно, мы просто поймали момент, когда кольца еще не превратились в спутник. Но вероятность этого очень мала, и трудно объяснить, почему именно сейчас.

Теория стабильных спутников: известные спутники Куоаля, такие как Вейвот, или другие скрытые спутники, могут создавать дополнительное гравитационное поле, помогая кольцам оставаться стабильными. Это как “гравитационная опора”.

Теория упругих столкновений: частицы в кольцах могут сталкиваться особым образом, подобно упругим шарам, отскакивая друг от друга и избегая склеивания.

Пока точно определить, какая из гипотез наиболее верна, невозможно. Но ученые уверены, что наблюдаемые данные достоверны — это не ошибка прибора, а реальное явление.

В Солнечной системе еще много неизведанного

По сравнению с кольцами Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, кольца Куоаля нарушают привычные представления о расположении колец. Это напоминание о том, что наши знания о Солнечной системе еще очень неполны.

Пояс Койпера сам по себе полон загадочных явлений, а дальние уголки системы — настоящие тайны. Каждое новое открытие может опровергнуть или скорректировать существующие теории.

Ученые надеются, что эти наблюдения вдохновят на дальнейшие исследования формирования и стабильности систем колец. Начиная с великолепных колец Сатурна, люди уже проявляют большой интерес к этим структурам. А появление “аномальной” системы Куоаля, возможно, откроет нам новые горизонты для размышлений.