Astronomen haben mögliche Ringe um den Kleinplaneten Chiron entdeckt, was darauf hindeutet, dass Ringsysteme im gesamten Sonnensystem häufiger vorkommen, als Wissenschaftler bisher angenommen hatten.
Ein Team von Wissenschaftlern am Massachusetts Institute of Technology (MIT) sah Anzeichen von Ringen, während Chiron — ein 145 Meilen breites (233 Kilometer) Objekt, das zwischen Saturn und Uranus umkreist – vor einem hellen Stern vorbeikam, in einem Prozess, der als Bedeckung bekannt ist.
„Chiron ist seit der Entdeckung von jet-ähnlichen Merkmalen vor einem Jahrzehnt ein interessantes Objekt, das mit Okkultationen untersucht werden kann“, sagten Jessica Ruprecht und Michael Person, beide vom MIT Space.com per E-Mail. „Wir haben es verfolgt, wann immer verfügbar … wir konnten bis vor kurzem keine weiteren Daten sammeln.“
Ring um den Zentauren
Nach seiner Entdeckung im Jahr 1977 wurde Chiron als erster „Zentaur“klassifiziert — ein Körper zwischen Jupiter und Pluto mit Eigenschaften, die sowohl Asteroiden als auch Kometen gemeinsam sind. Heute gibt es mehr als 200 bekannte Zentauren, und Wissenschaftler schätzen, dass es mehr als 44.000 dieser hybriden Asteroiden-Kometen im Sonnensystem gibt.
In den späten 1980er Jahren beobachteten Astronomen, dass Chiron Muster der Aufhellung sowie Aktivität ähnlich der eines Streifenkometen aufwies. 1994 deuteten Beobachtungen während einer Sternbedeckung auf das Vorhandensein von Wassereisstrahlen auf Chiron hin.
Ruprecht und ihr Team stellten fest, dass Chiron am Nov. 29, 2011. Sie beobachteten das Ereignis, das nur wenige Minuten dauerte, mit der Infrared Telescope Facility der NASA und dem Las Cumbres Observatory Global Telescope Network, beide in Hawaii.
Die Beobachtungen ergaben ein unerwartetes Ergebnis. Ein einzelner Körper würde das Sternenlicht auf einmal blockieren. Die Teleskope zeigten jedoch, dass das Licht des Sterns blockiert war, bevor und nachdem Chiron sich davor bewegte, was darauf hindeutet, dass Staub oder Steine den Zentauren umgaben.
Die Astronomen sahen Merkmale auf jeder Seite von Chiron mit einer Breite von 1,8 und 4,3 Meilen (3 und 7 Kilometer), getrennt durch eine Entfernung von 6,2 bis 8,7 Meilen (10 bis 14 km). Dies könnte auf zwei Ringe hindeuten, die den beiden Ringen ähneln, die letztes Jahr um Chariklo entdeckt wurden, den einzigen bekannten Zentauren, der größer als Chiron ist.
Chariklo ist einer von nur fünf Körpern im Sonnensystem, von denen bekannt ist, dass sie ein Ringsystem haben. (Die anderen vier sind die Riesenplaneten — Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun.) Wenn Chiron auch Ringe besitzt, könnten es auch viele andere Zentauren sein, sagten die Forscher.
„Ringe sind vielleicht häufiger als wir dachten“, sagte Ruprecht. „Wir hoffen, andere ähnliche Körper zu beobachten, um nach solchen Merkmalen zu suchen.“
Aber sie und andere Teammitglieder bleiben vorsichtig, da Ringe nicht die einzig mögliche Erklärung für das sind, was sie beobachtet haben. Zum Beispiel könnten die faszinierenden Merkmale durch eine Hülle aus Staub oder Gas um den Zentauren oder durch das zuvor vorgeschlagene Vorhandensein von Staub- oder Wasserstrahlen verursacht worden sein, sagten die Forscher.
Die neue Studie wurde in der Fachzeitschrift Icarus veröffentlicht.
Einen Ring darauf setzen
Ruprechts Team ist nicht die einzige Gruppe, die sich für beringte Zentauren interessiert.
„Die Messungen hatten sehr bemerkenswerte Ähnlichkeiten mit einigen Messungen, die von Chariklo in der Sternbedeckung durchgeführt wurden“, sagte José Ortiz vom Institut für Astrophysik in Spanien über die neuen Chiron-Beobachtungen. Ortiz war Teil des Teams, das Chariklos Ringe gefunden hat.
„Diese Messungen, zusammen mit viel schwächeren Einschränkungen aus früheren Bedeckungen durch Chiron, könnten eine grobe Vorstellung von der möglichen Orientierung eines Ringsystems in Chiron geben“, sagte Ortiz Space.com per E-Mail.
Durch die Untersuchung der von Ruprechts Team gesammelten Daten und früherer Beobachtungen kamen Ortiz und seine Kollegen zu dem Schluss, dass es eine starke Möglichkeit gibt, dass Ringe um den Zentauren herum existieren. Wenn dies der Fall ist, könnten andere Zentauren und transneptunische Objekte (TNOs) – Körper, die jenseits von Neptun umkreisen — eigene Ringsysteme aufweisen, sagte Ortiz.
Beobachtungen von Chiron haben gezeigt, dass sich seine Helligkeit im Laufe der Zeit ändert und dass sich die auf dem Zentauren beobachteten Wassereismerkmale verschieben oder sogar verschwinden. Laut Ortiz könnte das Vorhandensein von Ringen mit sich ändernden Orientierungen von der Erde aus gesehen solche Variationen erklären, insbesondere wenn die Ringe die Quelle des Eises wären.
In ihrer Forschung, die Anfang dieses Jahres in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht wurde, schrieben Ortiz und sein Team: „Ein Ringsystem ist der einzige Weg, wie wir denken können, um eine große Größenänderung zu verursachen.“
Die Ringe des Saturn zeigen markante spektroskopische Wassereis-Merkmale, sagte Ortiz. Weitere Untersuchungen ergaben, dass sich das Wassereis auf Chariklo auch in den Ringen befindet.
„Chiron und alle Zentauren sind die Vorfahren der Kometen der Jupiter-Familie, daher erwarten wir, dass die Oberflächenzusammensetzung von Zentauren und Kometen ähnlich sein kann“, sagte Ortiz. „Und Kometenkerne zeigen keine nachweisbaren Wassereis-Merkmale in den Spektren ihrer Oberflächen, so dass es scheint, dass das in Chiron entdeckte Wassereis sehr wahrscheinlich in den Ringen ist, nicht auf der Oberfläche.“
Ortiz und seine Co-Autoren wiesen die Idee zurück, dass eine Hülle aus Staub oder Gas die Chiron-Daten erklären könnte. Sie sagten, eine Schale würde wahrscheinlich Sternenlicht blockieren, nicht zwei symmetrische Merkmale erzeugen. Eine elliptische Schale könnte theoretisch die scharfen Spitzen im Sternenlicht erzeugen, sagte Ortiz, aber die Schale müsste kugelförmig sein, um die Beobachtungen von zwei verschiedenen Orten zu erklären. Darüber hinaus wurden noch nie ellipsoide Schalen um einen Kometen beobachtet.
Während Ruprecht und ihr Team vorschlugen, dass Jets auch die ungewöhnlichen Signale erklären könnten, fragt Ortiz, warum Jets entweder symmetrische Konfigurationen oder die Doppelstruktur ergeben würden. Er wies auch darauf hin, dass sich der Zentaur zum Zeitpunkt der Beobachtungen in einem ruhigen Zustand befand und keine Quelle für einen Jet lieferte.
Ruprecht sagte, sie sei vorsichtiger; Sie betonte, dass Chiron weiter untersucht werden müsse, um eine endgültige Aussage über die ungewöhnlichen Merkmale zu treffen.
„Während die jüngste Entdeckung von Ringen um Chariklo es plausibler macht, haben wir mehrere mögliche Interpretationen gezeigt — Jets, Federn usw. — das stimmt alles mit unseren Daten überein“, sagte Ruprecht. „Nur mit weiteren Beobachtungen werden wir in der Lage sein, die tatsächliche Situation zu bestimmen.“
Mehr zu finden?
Wenn Ringe um Chiron existieren, könnten sie weitreichende Auswirkungen auf andere Zentauren und transneptunische Objekte haben.
Für TNOs wurden bereits mehrere Bedeckungen beobachtet, und es wurden keine Anzeichen von Ringen entdeckt. Es ist möglich, dass sich Ringe nur in der Jupiter-Neptun-Region bilden, wo die Zentauren liegen, und nicht jenseits von Neptun, sagte Ortiz. Ein Grund dafür ist, dass sich Ringe durch Kollisionen bilden können, die im Waldhals der Zentauren häufiger vorkommen.
Auch im Asteroidengürtel wurden trotz zahlreicher Bedeckungen keine Ringe beobachtet. Wenn Kollisionen Ringsysteme bilden, könnten die Aufprallgeschwindigkeiten im Asteroidengürtel zu langsam sein, um sie zu erzeugen, sagte Ortiz. Er warnt davor, dass diese Gedankengänge spekulativ sind und mehr Forschung erforderlich sein wird, um sie zu unterstützen.
Dennoch könnten durch Kollision gebildete Ringe einen Einblick in die Geschichte der Zentauren geben. Solche Kollisionen könnten häufiger sein als einmal gedacht. Oder vielleicht wurden die Ringe von Chariklo und Chiron vor langer Zeit gebildet, bevor sie aus der transneptunischen Region eingefangen wurden.
„In diesem Fall hätten die Ringe sehr lange überlebt, was bemerkenswert wäre“, sagte er.
Wenn die Ringe stattdessen mit anderen Methoden gebildet werden, hätte dies andere Auswirkungen.
„Wenn die Ringe von Satelliten verursacht werden, könnte dies bedeuten, dass Zentauren viele Satelliten haben könnten“, sagte er. „Es gibt viele verschiedene Möglichkeiten, die wir jetzt zu erkunden versuchen.“
Ortiz und sein Team spekulierten auch über die Beziehung der Zentaurenfarbe zur möglichen Existenz von Ringen. Wenn Ringe das Wassereis innerhalb des Systems enthalten, wären Zentauren mit Ringen blauer, wie es sowohl Chiron als auch Chariklo sind. Viele Zentauren haben eine ähnliche Farbe wie Chiron und Chariklo, daher können Ringsysteme bei Zentauren sehr häufig vorkommen. Da ähnliche Farbunterschiede auch in kleinen TNOs bestehen, können einige dieser Objekte auch Ringe aufweisen.
Um zu verstehen, inwieweit Ringe in kleinen Körpern des äußeren Sonnensystems dominieren, müssen weitere Untersuchungen durchgeführt werden — ein herausfordernder Prozess. Sternbedeckungen bestimmter Körper sind nicht sehr häufig und können schwer vorherzusagen sein.
„Um einen Ring zuverlässig zu erkennen, sind mehrere Beobachtungen von mehreren Stellen während einer Bedeckung erforderlich“, sagte Ortiz.
Die Schatten der Zentauren haben die gleiche Größe wie die Objekte selbst, was es schwierig macht, eine einzelne Bedeckung an mehreren Stellen zu beobachten. Die Bedeckung von Chiron wurde von zwei Teleskopen im Abstand von etwa 80 Meilen (129 km) beobachtet. Chariklos Ringe wurden mit Instrumenten in dem entdeckt, was Ortiz „eines der Gebiete der Welt mit einer dichten Teleskopabdeckung“ nannte.“
Wenn Wissenschaftler mehr Daten über Chiron und andere kleine Zentauren sammeln, können mehr Ringe oder umlaufende Merkmale gefunden werden. Vielfältige Merkmale rund um eine Reihe von Objekten können Wissenschaftlern helfen zu verstehen, wie sich diese Objekte im Sonnensystem bilden.
„Es ist möglich, dass die Untersuchung verschiedener Ringsysteme auf so unterschiedlichen Größenskalen — von Riesenplaneten bis zu winzigen Planetoiden — uns viel darüber lehrt, wie sich solche Strukturen bilden“, sagte Ruprecht.
Folgen Sie uns @Spacedotcom, Facebook oder Google+. Ursprünglich veröffentlicht am Space.com.
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