A távoli Quaoar második gyűrűje újabb kérdéseket vet fel azzal kapcsolatban, hogy miként tarthat meg gyűrűket egy bolygó ilyen távol magától.

Művészi illusztráció, amelyen a távoli törpebolygót, a Quaoart egyetlen gyűrű vesz körül. A törpebolygó Weywot nevű holdja tőle balra látható, a távoli Nap pedig jobbra. A csillagászok most felfedeztek még egy gyűrűt a planéta körül. (Forrás: ESA / CC BY-SA 3.0 IGO)

A nemzetközi kutatócsoport, amely korábban bejelentette, hogy egy gyűrű szokatlanul távol kering az (50000) Quaoar törpebolygótól, most nagyobb távcsövekkel vizsgálta meg a planétát. Az új megfigyelések igazolták a gyűrű létezését, de felfedtek egy újat is, közelebb a Quaoarhoz, még bőven a Roche-határon kívül. Ez az a kritikus távolság, ahol az elmélet szerint a gyűrű anyaga még összetapad ahelyett, hogy szétterülne.

Az első gyűrűt három ausztrál amatőrcsillagász, Jonathan Bradshaw, Renato Langersek és John Broughton fedezte fel 2021-ben úgy, hogy megfigyelték, hogyan takarja ki a Quaoar és a körülötte keringő anyag a háttérben lévő csillagokat, miközben látszólag elhalad előttük. Egy 59 csillagászból álló csoport is nyomon követte az égitestet, miközben más háttércsillagok előtt elhaladva kitakarta azokat. A kutatócsoport a Nature című lapban tette közzé az okkultáció-mérések eredményeit.

Egy 69 csillagászból álló kutatócsoport, amelynek vezetője Chrystian Luciano Pereira (Brazil National Observatory) most az Astronomy and Astrophysics című lapban számolt be két nagy teleszkóppal végzett kutatásairól. A kutatók a hawaii Gemini North-al, a Kanada-Francia-Hawaii Teleszkóppal (CFHT), valamint több kisebb távcsővel megfigyeltek egy további okkultációt, amely 2022 augusztusában volt látható. „Ez jelenleg a legjobb adathalmaz, ami a rendelkezésünkre áll.” – mondja a kutatócsoport tagja, Felipe Braga-Ribas (Federal University of Technology, Brazil).

Az adatok megerősítették, hogy az első gyűrű, amelyet a Q1R jelöléssel láttak el, 4060 kilométerre kering a Quaoartól. Kimutatták, hogy a gyűrű egy sűrű, keskeny belső sávval rendelkezik, ami körülbelül 5 kilométer széles, és ezt veszi körül egy nagyjából 60 kilométeres, ritkább anyagból álló sáv. Ez a szerkezet a Szaturnusz F gyűrűjére hasonlít. A gyűrű eddig megfigyelt legszélesebb része 300 kilométerre húzódik. Bár az egyes okkultációk során csupán a gyűrű egy vagy két szeletét tudjuk megfigyelni, valószínűsíthető, hogy teljes.

Az új megfigyelések egy belső gyűrűt is felfedtek. A Q2R jelű gyűrű körülbelül 10 kilométer széles, és 2520 kilométerre kering a planétától. A külső gyűrűhöz hasonlóan ez is a Roche-határon kívül helyezkedik el. Bár még csak egyetlen okkultáció során sikerült megfigyelni, és részletesen még nem vizsgálták meg, az eddigi kutatások alapján egyenletes lehet a szélessége és a sűrűsége. „Rámutat, hogy milyen izgalmas és összetett a Quaoar rendszere.” – jegyzi meg Luciano Pereira.

Általánosságban elmondható, hogy gyűrűk csak egy bolygó Roche-határán belül létezhetnek, vagyis azon a területen, ahol a planéta nagyobb gravitációs ereje széttöri azt az anyagot, ami egyébként holddá állna össze. Ezen a határon kívül az anyagnak össze kell állnia, vagyis távolabb a gyűrű már nem lenne stabil.

Miután már két gyűrű vár magyarázatra, a kutatók megvizsgálták a Quaoar rendszerében fennálló lehetséges rezonanciákat. Kiderült, hogy a törpebolygó 1:3 rezonanciában áll a külső gyűrűvel: amíg a gyűrűrészecskék egyszer kerülik meg a planétát, az háromszor fordul meg a saját tengelye körül. A belső gyűrű keringési periódusa az 5:7 rezonanciához közelít.

Két másik kisebb égitest, a (10199) Chariklo és a Pluto méretű (136108) Haumea gyűrűje a Q1R-hez hasonlóan 1:3 rezonanciájú, bár mindkettő a Roche-határon belül található. Luciano Pereira szerint elképzelhető, hogy kisebb „pásztorholdak” stabilizálják a gyűrűket, csak még nem fedeztük fel őket.

„Nagyon is hitelt érdemlőek” az eredmények – fogalmaz Matthew Hedman (University of Idaho), aki egyik gyűrűs kutatásban sem vett részt. „Ez a második gyűrű arra utal, hogy valami miatt nagyon szokatlan a rendszer, és még nem tudjuk, miért.” A legérdekesebb pedig az, teszi hozzá, hogy a második gyűrű létezése „azt jelenti, hogy bármi is vezetett a gyűrűk kialakulásához ilyen távol a Quaoartól, az nem egyetlen esemény volt.”

Forrás: Sky & Telescope