Астрономы наконец-то объяснили загадку, которую обнаружили несколько лет назад.
У некоторых карликовых планет и астероидов есть кольца, подобные тем, что у газовых гигантов. Исследователи выяснили, что кольца малых тел возникают из-за их неправильной формы и неравномерного распределения гравитации.
Наблюдения за небольшими небесными телами в Солнечной системе становятся все более захватывающими. Например, у карликовой планеты Квавар известно два кольца, а недавно рядом с ней обнаружили еще один объект — возможно, спутник или третье кольцо.
Даже у 258-км кентавра(астероид и комета) Харикло, что летает между Юпитером и Ураном, есть своя система колец. По новым данным от «Уэбба», одно из его колец уменьшилось, а другое стало плотнее. Кольца также есть у карликовой планеты Хаумеа и, вероятно, у астероида Хирона.
Происхождение материала в этих кольцах уже понятно: это результат столкновения или разрушения спутника. Вопрос в том, как из обломков формируются кольца и что удерживает их в таком состоянии. Камни в кольцах нестабильны и должны либо падать на поверхность, либо объединяться в спутник, либо рассеиваться в космосе.
Однако космический щебень вокруг небольших тел сохраняется очень недолго — всего несколько тысяч лет. Если бы в нашей системе было лишь одно такое кольцо, это можно было бы считать редким явлением. Но наличие колец у трех малых тел указывает на существование механизма, который удерживает их на протяжении долгого времени.
Одним из возможных объяснений являются «спутники-пастухи», как в кольцах Сатурна. Например, луны Прометей и Пандора «пасут» кольцо F, отгоняя мелкие частицы от планеты и направляя их обратно. Без них этого кольца, вероятно, давно бы не было.
Но пока таких «пастухов» у малых тел не обнаружено. Поэтому астрономы ищут другие способы формирования и сохранения колец. Недавно группа ученых из Аргентины предложила интересную идею на сайте arXiv.
Они считают, что гравитация малых тел, имеющих неправильную форму, может быть причиной появления колец. Харикло, Хаумеа и Квавар не являются идеальными сферами, поэтому гравитация действует на частицы вокруг них неравномерно. Это приводит к их столкновениям и изменению орбит.
Моделирование показало, что со временем обломки вытягиваются в кольца, становясь все более плотными и узкими. Кольца увеличиваются в радиусе, а центральное тело замедляет вращение, чтобы сохранить момент импульса.
В итоге кольцо входит в орбитально-спиновый резонанс с центральным телом. Это явление наблюдается у всех трех «окольцованных» малых тел. В большинстве случаев это резонанс 1/3: пока кольцо делает один оборот, центральное тело успевает трижды обернуться вокруг своей оси.