De nieuwe resultaten zijn op 26 maart 2014 online gepubliceerd in het tijdschrift Nature. De ringen van Saturnus vormen een van de meest spectaculaire schouwspelen aan de hemel. Ook de andere reuzenplaneten van ons zonnestelsel hebben ringen, maar die zijn veel minder opvallend. Ondanks vele zorgvuldige zoekacties waren rond de kleinere objecten die om de zon draaien geen ringen ontdekt. Maar nu hebben nieuwe waarnemingen van de verre planetoïde [1] (10199) Chariklo [2], gedaan terwijl deze voor een ster langs schoof, laten zien dat ook dit object twee dunne ringen heeft.
"We zochten niet naar een ring en dachten ook niet dat kleine objecten als Chariklo ze konden hebben. De ontdekking – en de verbluffende hoeveelheid details die we in het stelsel zagen – kwam dus als een complete verrassing!", zegt Felipe Braga-Ribas (Observatório Nacional/MCTI, Rio de Janeiro, Brazilië), die de waarnemingscampagne op touw heeft gezet en hoofdauteur van het nieuwe onderzoeksartikel is.
Chariklo is het grootste lid van een klasse van objecten die centaurs worden genoemd [3] en volgt een baan tussen Saturnus en Uranus. Voorspellingen lieten zien dat hij, gezien vanuit Zuid-Amerika, op 3 juni 2013 voor de ster UCAC4 248-108672 langs zou trekken [4]. Astronomen hebben met behulp van telescopen op zeven verschillende locaties, waaronder de 1,54-meter Deense telescoop en TRAPPIST van de ESO-sterrenwacht op La Silla in Chili, gezien hoe de ster gedurende enkele seconden door Chariklo werd bedekt [5].
Daarbij deden ze een onverwachte ontdekking. Een paar seconden vóór en een paar seconden ná de eigenlijke sterbedekking werden nog twee korte ‘dips’ in de helderheid van de ster waargenomen [6]. Iets bij Chariklo hield het licht van de ster tegen! Door de waarnemingen vanuit verschillende locaties met elkaar te vergelijken, kon het onderzoeksteam niet alleen de vorm en grootte van de planetoïde zelf reconstrueren, maar ook de secundaire bedekkingen verklaren.
De astronomen stelden vast dat de planetoïde 250 kilometer groot is en omgeven is door twee scherp begrensde ringen van slechts zeven en drie kilometer breed, die door een duidelijke leemte van negen kilometer van elkaar gescheiden zijn.
"Voor mij was het nogal verbazingwekkend dat we niet alleen een ringenstelsel konden detecteren, maar ook konden vaststellen dat dit duidelijk uit twee afzonderlijke ringen bestaat", zegt teamlid Uffe Gråe Jørgensen (Niels Bohr Instituut, Universiteit van Kopenhagen, Denemarken). "Ik probeer me voor te stellen hoe het zou zijn om op het oppervlak van dit ijsachtige object te staan – zo klein dat een snelle sportwagen de ontsnappingssnelheid zou kunnen bereiken en de ruimte in rijden [7] – en naar een twintig kilometer breed ringenstelsel te kijken dat duizend keer dichterbij is dan onze maan."
Hoewel veel vragen onbeantwoord blijven, vermoeden astronomen dat een ring als deze waarschijnlijk bestaat uit puin dat is overgebleven na een botsing. De aanwezigheid van hypothetische maantjes zou ervoor kunnen zorgen dat het puin in twee smalle ringen geconcentreerd blijft.
"We hebben dus niet alleen ontdekt dat Chariklo ringen heeft, maar ook vastgesteld dat er nog minstens één kleine maan op ontdekking wacht", voegt Felipe Braga Ribas daar aan toe.
De ringen zouden uiteindelijk tot de vorming van een nieuw maantje kunnen leiden. Een soortgelijke gang van zaken, maar dan op veel grotere schaal, zou ook de geboorte van onze eigen maan in de begintijd van het zonnestelsel en de vorming van veel satellieten rond andere planeten en planetoïden kunnen verklaren.
De leiders van dit project hebben de ringen van Chariklo de voorlopige bijnamen Oiapoque en Chuí gegeven, naar twee rivieren in het uiterste noorden en zuiden van Brazilië [9].
Noten
[1] Alle objecten die rond de zon draaien en te klein (of beter gezegd: te licht) zijn om hun eigen zwaartekracht ervoor te laten zorgen dat ze min of meer bolvormig zijn, worden volgens de nieuwe definitie van de IAU tot de kleine hemellichamen gerekend. Tot deze klasse behoren bijna alle planetoïden van ons zonnestelsel, inclusief de aardscheerders, de trojanen van Mars en Jupiter, de meeste centaurs en de meeste transneptunische objecten (TNO’s), en de kometen.
[2] Het IAU Minor Planet Center is het zenuwcentrum voor de detectie van kleine hemellichamen in het zonnestelsel. Deze objecten krijgen een aanduiding die uit twee delen bestaat: een getal – vroeger in volgorde van ontdekking, maar nu in volgorde van het moment waarop de omloopbaan goed bekend is – en een naam.
[3] Centaurs zijn kleine objecten met instabiele omloopbanen in het buitengebied van het zonnestelsel die de banen van de reuzenplaneten kruisen. Omdat hun banen vaak worden verstoord verblijven ze naar verwachting slechts enkele miljoenen jaren in zulke banen. Centaurs wijken sterk af van de veel talrijkere planetoïden in de hoofdgordel tussen Mars en Jupiter en zijn mogelijk afkomstig uit de zogeheten Kuipergordel. Ze hebben hun benaming te danken aan het feit dat ze – net als de mythologische centaurs – de kenmerken van twee verschillende dingen vertonen, in dit geval kometen en planetoïden. Chariklo zelf lijkt meer op een planetoïde en laat voor zover bekend geen komeetachtig gedrag zien.
[4] Deze gebeurtenis werd voorspeld na een systematische zoekactie met de 2,2-meter MPG/ESO-telescoop van de ESO-sterrenwacht op La Silla waarvan de resultaten recent zijn gepubliceerd.
[5] Naast ESO-sterrenwacht op La Silla, met de Deense 1,54-meter telescoop en de TRAPPIST-telescoop, waren bij de waarnemingen van dit verschijnsel de volgende sterrenwachten betrokken: Universidad Católica Observatory (UCO) Santa Martina, beheerd door de Pontifícia Universidad Católica de Chile (PUC); de PROMPT-telescopen, eigendom van en beheerd door de Universiteit van North Carolina op Chapel Hill; Pico dos Dias Observator van de National Laboratory of Astrophysics (OPD/LNA) – Brazilië; Southern Astrophysical Research (SOAR)-telescoop; de 50-cm Planewave-telescoop van Caisey Harlingten, die deel uitmaakt van het Searchlight Observatory Network; de telescoop van R. Sandness te San Pedro de Atacama Celestial Explorations; Universidade Estadual de Ponta Grossa Observatory; Observatorio Astronomico Los Molinos (OALM) – Uruguay; Observatorio Astronomico, Estacion Astrofisica de Bosque Alegre, Universidad Nacional de Cordoba, Argentinië, en de Polo Astronômico Casimiro Montenegro Filho Observatory.
[6] Dit is de enige manier om de exacte vorm en grootte van zo’n ver hemellichaam vast te stellen. Chariklo heeft een middellijn van slechts ongeveer 250 kilometer en is meer dan een miljard kilometer van ons verwijderd. Zelfs gezien door de grootste telescopen is zo’n klein, ver object slechts een onooglijk lichtstipje.
[7] De ringen van Uranus en de ringbogen van Neptunus zijn op vergelijkbare wijze ontdekt tijdens sterbedekkingen die respectievelijk in 1977 en 1984 plaatsvonden. Bij die laatste ontdekking waren ook ESO-telescopen betrokken.
[8] Het zou wel een snel model moeten zijn – zoiets als een Bugatti Veyron 16.4 of een McLaren F1. De ontsnappingssnelheid van Chariklo bedraagt namelijk circa 350 km/uur!
[9] Deze namen worden alleen informeel gebruikt. De officiële namen zullen later, volgens geldende regels, door de IAU worden toegewezen.
Meer informatie
De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘A ring system detected around the Centaur (10199) Chariklo’, van F. Braga-Ribas et al., dat op 26 maart 2014 online in het tijdschrift Nature verschijnt.
Het onderzoeksteam bestaat uit F. Braga-Ribas (Observatório Nacional/MCTI, Rio de Janeiro, Brazilië), B. Sicardy (LESIA, Observatoire de Paris, Parijs, Frankrijk [LESIA]), J.L. Ortiz (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Granada, Spanje), C. Snodgrass (Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-Lindau, Duitsland), F. Roques (LESIA), R. Vieira- Martins (Observatório Nacional/MCTI, Rio de Janeiro, Brazilië; Observatório do Valongo, Rio de Janeiro, Brazilië; Observatoire de Paris, Frankrijk), J.I.B. Camargo (Observatório Nacional/MCTI, Rio de Janeiro, Brazilië), M. Assafin (Observatório do Valongo/UFRJ, Rio de Janeiro, Brazilië), R. Duffard (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Granada, Spanje), E. Jehin (Institut d’Astrophysique de l’Université de Liege, Luik, België), J. Pollock (Appalachian State University, Boone, VS), R. Leiva (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chili), M. Emilio (Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, Brazilië), D. I. Machado (Polo Astronomico Casimiro Montenegro Filho/FPTI-BR, Foz do Iguaçu, Brazilië; Universidade Estadual do Oeste do Paraná (Unioeste), Foz do Iguaçu, Brazilië), C. Colazo (Ministerio de Educación de la Provincia de Córdoba, Córdoba, Argentinië; Observatorio Astronómico, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentinië), E. Lellouch (LESIA), J. Skottfelt (Niels Bohr Instituut, Universiteit van Kopenhagen, Kopenhagen, Denemarken; Centre for Star and Planet Formation, Geological Museum, Kopenhagen, Denemarken), M. Gillon (Institut d’Astrophysique de l’Université de Liege, Luik, België), N. Ligier (LESIA), L. Maquet (LESIA), G. Benedetti-Rossi (Observatório Nacional/MCTI, Rio de Janeiro, Brazilië), A. Ramos Gomes Jr (Observatório do Valongo, Rio de Janeiro, Brazilië, P. Kervella (LESIA), H. Monteiro (Instituto de Física e Química, Itajubá, Brazilië), R. Sfair (UNESP -– Univ Estadual Paulista, Guaratinguetá, Brazilië), M. El Moutamid (LESIA; Observatoire de Paris, Parijs, Frankrijk), G. Tancredi (Observatorio Astronomico Los Molinos, DICYT, MEC, Montevideo, Uruguay; Dpto. Astronomia, Facultad Ciencias, Uruguay), J. Spagnotto (Observatorio El Catalejo, Santa Rosa, La Pampa, Argentinië), A. Maury (San Pedro de Atacama Celestial Explorations, San Pedro de Atacama, Chili), N. Morales (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Granada, Spanje), R. Gil-Hutton (Complejo Astronomico El Leoncito (CASLEO) en San Juan National University, San Juan, Argentinië), S. Roland (Observatorio Astronomico Los Molinos, DICYT, MEC, Montevideo, Uruguay), A. Ceretta (Dpto. Astronomia, Facultad Ciencias, Uruguay; Observatorio del IPA, Ensenanza Secundaria, Uruguay), S.-h. Gu (National Astronomical Observatories/Yunnan Observatory; Key Laboratory for the Structure and Evolution of Celestial Objects, Chinese Academy of Sciences, Kunming, China), X.-b. Wang (National Astronomical Observatories/Yunnan Observatory; Key Laboratory for the Structure and Evolution of Celestial Objects, Chinese Academy of Sciences, Kunming, China), K. Harpsøe (Niels Bohr Instituut, Universiteit van Kopenhagen, Kopenhagen, Denemarken; Centre for Star and Planet Formation, Geological Museum, Kopenhagen, Denemarken), M. Rabus (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chili; Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Duitsland), J. Manfroid (Institut d’Astrophysique de l’Université de Liege, Luik, België), C. Opitom (Institut d’Astrophysique de l’Université de Liege, Luik, België), L. Vanzi (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chili), L. Mehret (Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, Brazilië), L. Lorenzini (Polo Astronomico Casimiro Montenegro Filho/FPTI-BR, Foz do Iguaçu, Brazilië), E.M. Schneiter (Observatorio Astronómico, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentinië; Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Argentinië; Instituto de Astronomía Teórica y Experimental IATE–CONICET, Córdoba, Argentinië; Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentinië), R. Melia (Observatorio Astronómico, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentinië), J. Lecacheux (LESIA), F. Colas (Observatoire de Paris, Parijs, Frankrijk), F. Vachier (Observatoire de Paris, Parijs, Frankrijk), T. Widemann (LESIA), L. Almenares (Observatorio Astronomico Los Molinos, DICYT, MEC, Montevideo, Uruguay; Dpto. Astronomia, Facultad Ciencias, Uruguay), R. G. Sandness (San Pedro de Atacama Celestial Explorations, San Pedro de Atacama, Chili), F. Char (Universidad de Antofagasta, Antofagasta, Chili), V. Perez (Observatorio Astronomico Los Molinos, DICYT, MEC, Montevideo, Uruguay; Dpto. Astronomia, Facultad Ciencias, Uruguay), P. Lemos (Dpto. Astronomia, Facultad Ciencias, Uruguay), N. Martinez (Observatorio Astronomico Los Molinos, DICYT, MEC, Montevideo, Uruguay; Dpto. Astronomia, Facultad Ciencias, Uruguay), U. G. Jørgensen (Niels Bohr Instituut, Universiteit van Kopenhagen, Kopenhagen, Denemarken; Centre for Star and Planet Formation, Geological Museum, Kopenhagen, Denemarken), M. Dominik (University of St Andrews, St Andrews, VK) F. Roig (Observatório Nacional/MCTI, Rio de Janeiro, Brazilië), D.E. Reichart (University of North Carolina – Chapel Hill, North Carolina, VS [UNC]), A.P. LaCluyze (UNC), J.B. Haislip (UNC), K.M. Ivarsen (UNC), J.P. Moore (UNC), N.R. Frank (UNC) en D.G. Lambas (Observatorio Astronómico, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentinië; Instituto de Astronomía Teórica y Experimental IATE–CONICET, Córdoba, Argentinië).
ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door vijftien landen: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die uitsluitend is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
