Quaoar to planetoida transneptunowa z Pasa Kuipera, która jest kandydatem na planetę karłowatą. Ma średnicę 1110 km i jest jednym z ok. 3000 tego typu obiektów transneptunowych (TNO), okrążających Słońce poza orbitą Neptuna. Quaoar jest okrążany przez mały księżyc Weywot o średnicy 160 km. Ale to nie wszystko. Obserwacje przeprowadzone w latach 2018-2021 ujawniły, że obiekt ten ma także pierścień w odległości większej, niż dotychczas uważano za możliwe – tam, gdzie powinien być kolejny księżyc. Jak to możliwe?
Pierścień poza granicą Roche’a
Do tej pory naukowcy wierzyli, że nie jest możliwe, aby planety tworzyły pierścienie poza pewną odległością. Jest to ogólnie przyjęta zasada mechaniki nieba – materiał na orbicie wokół planety utworzy kulisty obiekt (księżyc) jeśli będzie krążył w wystarczająco dużej odległości od planety. Ale ten księżyc zostanie rozerwany na strzępy, jeśli zbliży się do tzw. granicy Roche’a, czyli punktu, w którym siły pływowe planety będą silniejsze niż grawitacja skupiająca księżyc w całości. I tak właśnie pierścienie Saturna znajdują się wewnątrz granicy Roche’a. Ale z Quaoar jest inaczej.
Czytaj też: Hałas Ziemi czy sygnał z kosmosu? Nowy algorytm pomoże je odróżnić
Dr Giovanni Bruno z Obserwatorium Astrofizycznego INAF w Katanii mówi:
W wyniku naszych obserwacji klasyczne pojęcie, że gęste pierścienie przetrwają tylko wewnątrz granicy Roche ciała planetarnego, musi zostać gruntownie zrewidowane.
Już samo zebranie danych, które ujawniły tajemniczy pierścień Quaoar było powodem do świętowania dla ESA. Ze względu na mały rozmiar obiektu i odległość od Ziemi, uczeni chcieli go obserwować za pomocą zjawiska okultacji, gdy jedno ciało niebieskie przechodzi przed innym ciałem niebieskim, przez pewien czas oświetlając jego sylwetkę. To bardzo trudne, bo obiekt, gwiazda i teleskop muszą znaleźć się w idealnym miejscu.
ESA wykorzystała teleskop kosmiczny CHEOPS, który został uruchomiony w 2019 r. Bada on egzoplanety, czyli ciała znajdujące się poza Układem Słonecznym. Tym razem ustawił swoje lustra na “bliższy” cel – Quaoar, którego orbita jest ok. 44 razy dalej niż orbita Ziemi.
Astronomowie nie wierzyli, że tego typu obserwacje są możliwe, ale w końcu się udało. Obserwacja Quaoar przez CHEOPS-a jest pierwszą w historii tego typu i jednym z najbardziej odległych obiektów obserwowanych poprzez zjawisko okultacji.
Kiedy porównano dane zebrane przez CHEOPS-a z danymi pochodzącymi z naziemnych teleskopów, astronomowie byli w szoku. Obserwowane spadki jasności nie były spowodowane przez Quaoar, ale wskazywały na obecność materiału na orbicie kołowej wokół niego. Szybko potwierdzono, że to pierścień, choć wcale być go tam nie powinno. Jest on znacznie mniejszy niż spektakularne pierścienie Saturna, choć nie mniej intrygujący.
Czytaj też: Jest prawie identyczna jak Ziemia. Odkryta egzoplaneta to skarbnica wiedzy
Uczeni spekulują, że ekstremalnie niskie temperatury na Quaoar mogą odgrywać rolę w zapobieganiu sklejania się lodowych cząstek, które uformowałyby księżyc, choć potrzebne są dalsze badania. Nie ma w Układzie Słonecznym drugiego takiego obiektu jak Quaoar, czyli z pierścieniem poza granicą Roche’a. Więcej można przeczytać w publikacji w Nature.