Η αποστολή CHaracterising ExOPlanet Satellite (Cheops) της ESA παρατήρησε έναν πλανήτη νάνο στο δικό μας ηλιακό σύστημα και συνέβαλε αποφασιστικά στην ανακάλυψη ενός πυκνού δακτυλίου υλικού γύρω από αυτόν.
Ο πλανήτης νάνος είναι γνωστός ως Quaoar. Η παρουσία ενός δακτυλίου σε απόσταση σχεδόν επτάμισι φορές την ακτίνα του Quaoar, ανοίγει ένα μυστήριο το οποίο καλούνται να λύσουν οι αστρονόμοι: γιατί αυτό το υλικό δεν έχει συνενωθεί σε ένα μικρό δορυφόρο;
Ο δακτύλιος ανακαλύφθηκε μέσω μιας σειράς παρατηρήσεων που πραγματοποιήθηκαν μεταξύ 2018 και 2021. Χρησιμοποιώντας μια συλλογή επίγειων τηλεσκοπίων και το διαστημικό τηλεσκόπιο Cheops, οι αστρονόμοι παρακολούθησαν το Quaoar να περνά μπροστά από μια σειρά μακρινών αστέρων, μπλοκάροντας για λίγο το φως τους καθώς περνούσε.
Ένα τέτοιο γεγονός είναι γνωστό ως “απόκρυψη”. Η παρατήρηση του τρόπου με τον οποίο πέφτει το φως του αποκρυπτόμενου αστέρα παρέχει πληροφορίες για το μέγεθος και το σχήμα του αποκρυπτόμενου αντικειμένου και μπορεί να αποκαλύψει αν το αντικείμενο που παρεμβάλλεται έχει ατμόσφαιρα ή όχι. Σε αυτή την περίπτωση, μικρότερες πτώσεις πριν και μετά την κύρια απόκρυψη πρόδωσαν την παρουσία υλικού σε τροχιά γύρω από το Quaoar.
Ο Quaoar είναι ένας από μια συλλογή μικρών, μακρινών κόσμων που είναι γνωστοί ως υπέρ-Ποσειδώνια αντικείμενα (TNOs). Περίπου 3000 είναι γνωστά. Όπως υποδηλώνει και το όνομά τους, τα TNO βρίσκονται στις εξωτερικές περιοχές του ηλιακού συστήματος, πέρα από την τροχιά του πλανήτη Ποσειδώνα. Με εκτιμώμενη ακτίνα 555 χιλιομέτρων, ο Quaoar κατατάσσεται περίπου στο νούμερο επτά της λίστας μεγέθους και περιφέρεται γύρω από ένα μικρό δορυφόρο που ονομάζεται Weywot, ακτίνας περίπου 80 χιλιομέτρων.
“Τα δεδομένα του Cheops είναι καταπληκτικά όσον αφορά την αναλογία σήματος προς θόρυβο”, λέει η Isabella. Ο λόγος σήμα προς θόρυβο είναι ένα μέτρο του πόσο ισχυρό είναι το ανιχνευόμενο σήμα σε σχέση με τον τυχαίο θόρυβο στο σύστημα. Το Cheops δίνει μεγάλο σήμα προς θόρυβο επειδή το τηλεσκόπιο δεν κοιτάζει μέσα από τις παραμορφωτικές επιδράσεις της κατώτερης ατμόσφαιρας της Γης.
Ο Bruno Morgado, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Βραζιλία, ηγήθηκε της ανάλυσης. Συνδύασε τα δεδομένα του Cheops με εκείνα από μεγάλα επαγγελματικά αστεροσκοπεία σε όλο τον κόσμο και ερασιτέχνες επιστήμονες-πολίτες, οι οποίοι είχαν παρατηρήσει τον Quaoar να αποκρύπτει διάφορα αστέρια τα τελευταία χρόνια. “Όταν τα βάλαμε όλα μαζί, είδαμε πτώσεις στη φωτεινότητα που δεν προκλήθηκαν από τον Quaoar, αλλά που έδειχναν την παρουσία υλικού σε κυκλική τροχιά γύρω από αυτόν. Τη στιγμή που το είδαμε αυτό είπαμε: “Εντάξει, βλέπουμε έναν δακτύλιο γύρω από τον Quaoar”.
Όταν πρόκειται για συστήματα δακτυλίων, ο γιγάντιος πλανήτης Κρόνος κατέχει το στέμμα. Γνωστός και ως δακτυλιωμένος πλανήτης, ο Κρόνος διαθέτει μια συλλογή από σκόνη και μικρούς δορυφόρους που κυκλώνουν τον ισημερινό του πλανήτη. Παρά το γεγονός ότι αποτελεί ένα εντυπωσιακό παρατηρησιακό θέαμα, η μάζα του συστήματος δακτυλίων είναι αρκετά μικρή.
Ο δακτύλιος του Quaoar είναι πολύ μικρότερος από τον δακτύλιο του Κρόνου, αλλά όχι λιγότερο ενδιαφέρων. Δεν είναι το μοναδικό σύστημα δακτυλίων που είναι γνωστό ότι υπάρχει γύρω από έναν νάνο ή μικρό πλανήτη. Δύο άλλα – γύρω από τον Chariklo και τον Haumea – έχουν εντοπιστεί μέσω επίγειων παρατηρήσεων. Αυτό που κάνει το δακτύλιο του Quaoar μοναδικό, ωστόσο, είναι το πού βρίσκεται σε σχέση με τον ίδιο τον Quaoar.
Κάθε ουράνιο αντικείμενο με ένα αξιοσημείωτο βαρυτικό πεδίο θα έχει ένα όριο εντός του οποίου ένα ουράνιο αντικείμενο που πλησιάζει θα διαλυθεί. Αυτό είναι γνωστό ως όριο Roche. Τα πυκνά συστήματα δακτυλίων αναμένεται να υπάρχουν εντός του ορίου Roche, κάτι που ισχύει για τον Κρόνο, τον Chariklo και την Haumea. Αυτό λοιπόν που είναι τόσο ενδιαφέρον στην ανακάλυψη του Quaoar είναι ότι ο δακτύλιος του υλικού βρίσκεται πολύ πιο έξω από το όριο Roche.
Αυτό είναι ένα μυστήριο, διότι σύμφωνα με τη συμβατική σκέψη, οι δακτύλιοι πέρα από το όριο Roche θα συνενωθούν σε ένα μικρό δορυφόρο μέσα σε λίγες δεκαετίες. Συνεπώς, η θεωρία ότι οι πυκνοί δακτύλιοι επιβιώνουν μόνο εντός του ορίου Roche ενός πλανητικού σώματος πρέπει να αναθεωρηθεί.