У Сонячній системі виявлено аномічну кільцеву систему, що руйнує теорію кільцевих орбіт

Сонячна система містить небагато тіл із кільцями. Говорячи про кільця, першою асоціацією зазвичай є величний пояс кільць Сатурна. Але насправді Юпітер, Уран і Нептун також мають кільця, просто вони не такі помітні, як у Сатурна. Навіть маленькі планети, такі як Енкеладус і Гігія, “носять кільця”. Це свідчить про те, що системи кільць у Сонячній системі є досить рідкісним явищем.

Чому системи кільць такі рідкісні? Головна причина — це розташування. Якщо орбіта кільця неправильна, матеріал у ньому поступово збирається разом і зрештою утворює новий супутник. Тому не всі небесні тіла можуть стабільно зберігати системи кільць.

Ліміт Лося: “Безпечна лінія” систем кільць

Астрономи давно виявили закономірність, яку назвали ліміт Лося. Ця “незримна лінія” визначає межу існування кільць. Усередині цього ліміту гравітація головного тіла настільки сильна, що може розірвати близький об’єкт і перетворити його на матеріал для кільця. За межами ліміту гравітація слабшає, і взаємна привабливість дрібних частинок переважає, що сприяє їх злипленню і утворенню супутника.

Отже, майже всі відомі системи кільць знаходяться всередині або дуже близько до ліміту Лося. Таке розташування є найбільш “безпечним” для кільцевих систем — вони не руйнуються і не зливаються у нові супутники.

“Перевищення межі” кільця Куоара

Коли ця теорія здавалася ідеальною, з’явилися проблеми.

Недавно в межах Сонячної системи виявили дивну систему кільць, її власником є карликова планета Куоар (раніше відома як Креьон). Ця кришталева тілана має приблизно половину розміру Плутона і знаходиться у поясі Койпера за орбітою Нептуна, на відстані приблизно у 43 рази від Сонця.

Міжнародна команда астрономів за допомогою високошвидкісної камери HiPERCAM провела спостереження. Це надчутливе обладнання встановлено на великому телескопі Галілео на острові Ла-Пальма з діаметром 10,4 метра. Оскільки Куоар дуже далеко, пряме знімання кільць було неможливим, тому застосували хитрий метод — спостереження затінення.

Простіше кажучи, як при сонячному затемненні, коли Куоар проходить перед Сонцем, він закриває світло фону зірки. Астрономи можуть за зміною яскравості визначити, чи є навколо нього кільця. І справді, вони зафіксували двічі додаткове зниження яскравості перед і після проходження, що підтверджує існування кільцевої системи. Ці кільця дуже слабкі, їх форма не видно, але дані не обманюють.

Перевищення теоретичних меж

Неймовірно, але кільця Куоара знаходяться на відстані понад 7 радіусів його власної планети, що у два рази перевищує максимальну орбіту, передбачену традиційним лімітом Лося. Іншими словами, ці кільця не повинні були існувати — згідно з існуючими теоріями, їхній матеріал давно вже мав би зібратися у супутник.

Це відкриття безпосередньо кидає виклик уявленням астрономів про формування систем кільць. Теоретична модель, яка існувала десятиліттями, раптом отримала “пролом”.

Можливі пояснення

Для такого “порушення” відстані до кільць дослідники висунули кілька можливих пояснень:

Теорія випадковості: можливо, ми просто зловили момент, коли кільця ще не перетворилися у супутник. Але ймовірність цього дуже мала, і важко пояснити, чому саме ми їх зафіксували.

Стабільність супутника: відомий супутник Куоара — Вейвот (Weywot) або інші приховані супутники — можливо, створюють додаткову гравітацію, що допомагає кільцям залишатися стабільними. Це ніби “гравітаційна опора”.

Еластичність зіткнень: частинки кільця можуть взаємодіяти у такий спосіб, що при зіткненнях вони відштовхуються, подібно до пружинних куль, і не злипаються.

Поки що точно визначити найправильніше пояснення неможливо. Але дослідники впевнені, що їхні спостереження достовірні — це не помилка обладнання, а реальний феномен.

У Сонячній системі ще багато невідомого

На відміну від Юпітера, Сатурна, Урана і Нептуна, кільця Куоара руйнують уявлення про орбіти кільць. Це нагадує, що наше знання про Сонячну систему ще дуже обмежене.

Пояс поясу Койпера вже наповнений дивовижними явищами, а віддалені куточки Сонячної системи — це ще й загадки. Кожне нове відкриття може спростувати або змінити існуючі теорії.

Вчені сподіваються, що ці спостереження стимулюють додаткові дослідження щодо формування і стабільності систем кільць. Від величних кільць Сатурна людство вже зацікавилося цим явищем. А появи такого “іншого” об’єкта, як Куоар, можливо, відкриє нам нові горизонти для роздумів.