Dværgplaneten Haumea kredser rundt i Plutos rike af solsystemet. Det er den fjerneste lille verden, der er kendt for at have en ring. Forskere i Brasilien har ny indsigt i, hvordan Haumeas ring opretholder sin næsten perfekte cirkulære form.
Kunstnerens koncept af Haumeas ring, som det kan se ud fra dværgplanetens overflade. Billede via Sylvain Cnudde / SIGAL / LESIA / Observatoire de Paris.
Det er ikke kun de største planeter i vores solsystem, der har ringe; nogle mindre solsystemer er kendt for at have ringe også, inklusive dværgplaneten kaldet Haumea, der kredser rundt i Kuiper Belt, normalt længere væk fra solen end Pluto. Faktisk er Haumea det hidtil mest kendte ringede objekt i vores solsystem. Astronomer opdagede Haumeas ringe i 2017. Ringerne er så svage, at vi kun kan udlede deres tilstedeværelse, når de passerer foran en fjernere stjerne, hvilket midlertidigt blokerer stjernens lys fra udsigt. Så du kan forestille dig, at disse ringe er vanskelige at studere. Nu leverer en ny undersøgelse foretaget af forskere i Brasilien nogle nye indsigter. Othon Cabo Winter ledede undersøgelsen, der giver ledetråde til, hvordan ringen dannede sig, og hvordan den forbliver i en dejlig stabil cirkulær bane omkring sådan en lille planetarisk krop.
Undersøgelsen blev annonceret af Agência FAPESP (et elektronisk nyhedsagentur, der er en del af São Paulo Research Foundation) den 8. maj 2019. Den blev offentliggjort 7. februar iMånedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society.
Resultaterne i 2017 tydede på, at ringens bane omkring Haumea var tæt på 1: 3-resonansregionen. Hvis det var en perfekt resonans, ville det betyde, at partiklerne i ringen udgør en bane omkring Haumea for hver tredje gang dværgplaneten roterer. I henhold til det nye papir kræver Haumeas særlige orbitalresonans en grad af excentricitet: en afvigelse fra perfekt en cirkularitet i ringernes bane.
Dette var et puslespil, da ringen ser ud til at være meget smal og ret cirkulær. Disse forskere lærte, at der var en anden mulig bane - stabil, cirkulær og periodisk (dvs. gentagelse over tid) - i samme region som ringen. Tilsyneladende bevæges ringpartiklerne på disse stabile, cirkulære, periodiske baner tæt på - men ikke inden for - resonansen.
Kunstnerens koncept. Haumea har en diameter på 1.456 km (905 miles), mindre end halvdelen af Mars's diameter. Den har en oval form, der gør den dobbelt så lang, som den er bred. Det tager 284 år at gå rundt i solen en gang. Sammen med sin usædvanlige ring har Haumea også 2 små måner, der hedder Hi’aka og Namaka af jordiske astronomer. Billede via NASA / Agência FAPESP.
Med andre ord, ifølge Othon Cabo Winter, forhindrer det faktum, at ringen er smal og praktisk talt cirkulær, virkning fra resonansen. Så partiklerne i ringene lade være med Lav en bane omkring Haumea for hver tredje rotation af dværgplaneten ... ikke nøjagtigt. Winter kommenterede:
Vores undersøgelse er ikke observativ. Vi observerede ikke ringen direkte. Ingen har nogensinde gjort det.
Faktisk er ringen alt for “langt væk”, sagde han, til at kunne ses af observatorier her på Jorden. Den gennemsnitlige afstand mellem Haumea og solen er 43 gange afstanden mellem Jorden og solen. Det er i modsætning til Plutos gennemsnitlige afstand på 39,5 gange Jord-solafstanden. Vinteren fortsatte:
Vores undersøgelse er udelukkende beregningsmæssig. Baseret på simuleringer ved hjælp af de tilgængelige data om Haumea og ringen, underlagt Newtons tyngdelov, som beskriver planernes bevægelser, konkluderede vi, at ringen ikke er i det område af rummet på grund af 1: 3-resonansen, men skyldes til en familie med stabile periodiske kredsløb.
Hovedformålet med vores forskning var at identificere strukturen i Haumeas ring med hensyn til placering og størrelse af de stabile regioner. Vi ønskede også at finde årsagen til ringens eksistens.
Foto af Haumea og dens to måner - om den bedste udsigt, der er tilgængelig fra Jorden - taget af Keck-observatoriet på Hawaii i 2005. Billede via CalTech / Mike Brown et al.
Astronomer opdagede Haumea i 2004. Det er klassificeret som en trans-neptunisk genstand (TNO), en gruppe af dværgplaneter og andre små stenede kroppe, som alle kredser ud over Neptuns bane. Det er så langt væk, det har en knogleagtig overfladetemperatur på ca. -369 grader Fahrenheit (-223 grader Celsius). Med en længde på ca. 1.456 km er den ikke stor nok til at have en dejlig sfærisk form, så det ligner mere et æg eller amerikansk fodbold. Det roterer hurtigere end noget andet kendt ligevægtslegeme i solsystemet og afslutter en rotation på mindre end fire timer. Det menes at være sammensat mest af sten med et tyndt lag overfladeis. Haumea blev officielt klassificeret som en dværgplanet i 2008 og er opkaldt efter den hawaiianske gudinde for frugtbarhed og fødsel.
Ikke længe efter opdagelsen havde Haumea også en overraskelse for astronomer ... to måner! Astronomer, der bruger et af W. M. Keck-observatorieteleskopene på Mauna Kea på Hawaii, fandt Haumeas måner i 2005. Månerne, Namaka og Hi’iaka, er opkaldt efter Haumeas døtre i hawaiisk mytologi. Hi’iaka er den større måne med en diameter på cirka 193 miles (310 km), mens Namaka er omkring 170 miles (170 km) på tværs. Forskere mener, at de dannede sig fra en kollision mellem Haumea og en anden stenet krop i den fjerne fortid. Denne kollision ville også tage højde for Haumeas hurtige omdrejningstal. Det kan også udgøre ringene.
På en tid var Saturn det eneste legeme i solsystemet, der vides at have ringe. Og spektakulære ringer på det. Men siden da har vi lært, at Jupiter, Uranus og Neptune også har ringsystemer. Så alle gas- og isgiganter i vores solsystem har ringe, selvom ingen af de andre er så blændende som Saturns. Selv et par asteroider - Chariklo og Chiron - vides nu eller mistænkes for at have ringe.
Og selvfølgelig er Haumea siden 2017 kendt for at have sit eget ringe-system. Selvom Haumeas ring er meget vanskelig at studere fra Jorden, formår forskere at studere den. Den nye undersøgelse fra Brasilien skulle hjælpe forskere med at forstå, hvordan Haumeas ring dannede sig, og hvad der holder den i en stabil cirkulær bane omkring en så lille planetarisk krop.
Størrelsesammenligning af Haumea og dens måner med nogle andre TNO'er, inklusive Pluto. Billede via NASA / Lexicon.
Nederste linje: Den meget fjernt og spændende dværgplanet Haumea vides at have ringe og måner. En ny undersøgelse viser, hvordan Haumeas ring dannede og opretholder sin næsten perfekte cirkulære form.