Кольцо
Харикло в представлении художников. © ESO/L. Calçada/Nick Risinger


Как стать звездой, если вы простой астероид? Покажите всем свои замечательные кольца!
Главное астрономическое событие последних дней — открытие кольцевой системы у астероида Харикло. Обнаружена она была случайно, поскольку ранее никто не предполагал, что кольца могут быть у таких маленьких объектов. Мы привыкли, что это привилегия газовых гигантов вроде Сатурна и Юпитера. Потому не проводилось никаких целенаправленных поисков на предмет их обнаружения у астероидов. Сам Харикло был открыт ещё в 1997 году. Его диаметр составляет 260 километров.

Популяризатор науки, блогер Кирилл Размыслович подробно рассказывает об этом удивительном открытии, а писатель-астрофизик Николай Горькавый объясняет, что природа колец совершенно особая.

Кирилл:
Итак, 3 июля 2013 года команда астрономов, наблюдала прохождение Харикло на фоне звезды (это называется покрытием). Когда объект пролетает на фоне звезды, он перекрывает ее свет, что дает ученым возможность изучить его более детально.



И вот, после анализа результатов покрытия Харикло звезды выяснились удивительные вещи: за несколько секунд до и после основного затмения, свет звезды прерывался, что дало повод полагать, что астероид чем-то окружен. Сравнивая данные, собранные с семи различных телескопов, команда смогла определить форму, размер и ориентацию колец.



Система состоит из плотного внутреннего кольца шириной в 7 километра и радиусом в 391 километр и внешнего кольца шириной в 3 километра и радиусом 405 километров. Существует предположение, что 9 километровая щель между двумя кольцами объясняется наличием небольшого спутника, который может выполнять роль «пастуха» (аналогично двум спутникам Сатурна — Пандоре и Прометею), удерживая частицы и не давая им разлететься.


Интересно, что абсолютно таким же способом и так же неожиданно для исследователей в 1977 году были открыты кольца Урана.

Предполагается что кольца Харикло образованы из камней и льда и являются весьма яркими. Дело в том, что после открытия в 1997 году астероида, ученые заметили, что со временем его яркость значительно упала — а через несколько лет затем снова восстановилась. Тогда этот феномен поставил ученых в тупик — но после открытия колец все встало на свои места. Кольца Харикло, в ходе его движения по орбите, встали с точки зрения Земли на ребро, что и вызвало временное уменьшение его яркости (тут можно вспомнить Галилея, который когда-то не увидел кольца Сатурна как раз потому, что они встали на ребро и стали практически невидимы для земного наблюдателя).


В любом случае, можно только представить какой потрясающий вид открывается с поверхности астероида - ведь расстояние от нее до колец менее 300 километров.

Откуда у такого маленького объекта вообще взялись кольца? Возможно, что образующие их частицы были выбиты после столкновения Харикло с другим астероидом. Возможно, что спутнику удалось захватить своим притяжением небольшую комету, которая была разорвана его гравитацией и образовала кольца. Оба этих варианта предполагают, что это событие произошло относительно недавно — потому как со временем частицы колец должны были бы разлететься.

Но, если у Харикло действительно есть спутник, и он достаточно массивен, то возможно, что эти кольца существуют еще со времен образования Солнечной системы. В любом случае, после этого открытия понятно, что представления о том, что кольцевые системы могут быть только у достаточно массивных тел, придется пересмотреть.



Следующим кандидатом на наличие колец является Плутон — согласно некоторым предположениям, у этой карликовой планеты может иметься свое пылевое кольцо. Всего через год, состоится долгожданный пролет зонда «Новые горизонты» вблизи Плутона — тогда же мы и узнаем, насколько верна данная гипотеза.

Обсудить в блоге автора


Николай Горькавый:
Мнение авторов открытия, а также комментаторов, включая комментатора из Nature — хорошо мне знакомого Джо Бёрнса: это новая система планетных колец, пятая по счету в Солнечной системе (после 4 систем колец планет-гигантов), и первая у астероидов. Отмечу, что спутниковых систем у астероидов было открыто множество — уже больше двухсот, считая транснептуны, а вот колец не было известно, несмотря на то, что затмение звезд астероидами наблюдаются систематически. Авторы предполагают, что в узкой щели между двумя кольцами Карикло может существовать спутник.

Интерпретация плотных колец Карикло как планетных колец, мне сразу показалась сомнительной, потому что они располагаются более, чем на трёх планетных радиусах (3.1-3.2R), а планетные кольца обычно не простираются далее двух радиусов. Зона колец так строго ограничена, потому что она зависит только от отношения плотностей планеты и частиц колец в слабой степени 1/3. Тем самым, чтобы увеличить эту границу в полтора раза, плотность частиц надо уменьшить в три с половиной раза, что вызывает большие сомнения. Воспользовавшись данными по планетным кольцам из своей книжки по планетным кольцам, и данными по двойным астероидам — с сайта Джонсона (http://www.johnstonsarchive.net/astro/asteroidmoons.html), я построил график расположения 4 систем планетных колец и 121 спутника астероида в зависимости от расстояния до центра тела (в радиусах этого центрального тела), где красным показано расположение планетных колец (каждая система была нормирована на единицу, а потом сумма умножена на 3 для сопоставимости), зеленым — распределение числа спутников в зависимости от расстояния от центрального тела (астероида). Синим показано расположение двух колец Карикло (с масштабом по высоте, выбранным для наглядности).



Как с очевидностью следует из графика, кольцо Карикло не принадлежит к обычным системам плотных планетных колец, а относится к спутниковым системам. Тем самым, я выдвигаю гипотезу, что обнаруженное кольцо Карикло — это не обычное планетное кольцо, а протоспутниковый диск, из которого прямо на наших глазах формируется новый спутник астероида. Судя по графику, именно в этой зоне — от 2.5 до 5R (с максимумом на 3-4R) чаще всего образуется спутник планеты с твердой поверхностью. Именно так образовалась и наша Луна, так что мы заглянули в прошлое нашей планеты, возле которой сначала образовалось плотное кольцо, потом в его центре возникла прото-Луна, вызвавшая щель в кольце, а далее и проглотившее это кольцо без остатка. Эта картина прекрасно вписывается в модель формирования Луны, которую я развиваю. В Известиях КрАО в 2007 году http://www.crao.crimea.ua/izvcrao/103_2/143-155.pdf, обсуждая единый механизм формирования Луны и двойных астероидов, я сделал вывод на основании расчетов: «Наилучшие условия для образования спутников создаются в зоне, расположенной сразу за планетными кольцами: в данном расчете — на расстоянии 2.5-3 радиусов Земли». Этот вывод хорошо согласуется с наблюдениями колец Карикло.

Кольца Карикло оказались не кольцами номер 5, а протоспутниковым диском номер 1, что гораздо лучше. Интерпретация колец Карикло как протоспутникового диска сразу решает проблему – а почему такие кольца не были найдены раньше? Потому что, в отличие от долгоживущих планетных колец, протоспутниковый диск – короткоживущее образование, быстро превращающееся в спутник. Но не уникальное – поэтому систематический поиск таких дисков возле других астероидов должен принести дополнительный улов и ценную информацию о важнейшем периоде формирования Луны и спутников астероидов.

Краткая статья о природе колец Карикло будет отправлена в «Астрономический вестник» в ближайшее время.

Обсудить в блоге автора