A változásokat a James Webb-űrtávcsővel detektálták, mely szerint a rendszer két gyűrűje egymáshoz képest ellentétes irányú fejlődést mutat. A megfigyelés egyben az első sikeresen előre jelzett és végrehajtott csillagfedési mérés volt a James Webb-űrtávcsővel.
Alig több mint egy évtizeddel ezelőtt a gyűrűrendszerek kizárólag a Naprendszer óriásbolygói, a Jupiter, Szaturnusz, Uránusz és Neptunusz sajátosságai voltak. Ezt a képet árnyalta 2013-ban, egy mindössze mintegy 250 kilométer átmérőjű, a Föld–Nap távolság közel tizenhétszeresére keringő kisbolygó. Ez az égitest a Chariklo, egy a Szaturnusz és az Uránusz pályája között keringő kis égitest, ún. kentaur, amely körül a csillagászok két keskeny és sűrű gyűrűt fedeztek fel.
2022. október 18-án a Chariklo gyűrűinek csillagfedését figyelték meg a James Webb-űrtávcsővel (JWST). A csillagfedés, vagy más néven okkultáció, egy olyan megfigyelési technika, amely során azt mérik, hogy hogyan csökken egy csillag fénye, miközben a Földről nézve a megfigyelő és a csillag között éppen elhalad egy égitest. A Science Advances folyóiratban most megjelent új tanulmány első alkalommal mutatta ki, hogy a Chariklo gyűrűrendszere mindössze néhány év alatt is jelentős változásokon mehet keresztül.
Sematikus ábra a James Webb-űrtávcső által által 2022. október 22-én észlelt, a Chariklo gyűrűi által okozott csillagfedésről. Összevetve a megfigyelést korábbi évek hasonló csillagfedéseivel azt láthatjuk, hogy a belső- és külső gyűrű jelentős és egymással ellentétes irányú változásokat produkált: míg a C1R által okozott jel erősödött, addig a C2R okozta jel jelentősen gyengült. Forrás: Yücel Kılıç, Pablo Santos-Sanz and Celia Navas (IAA-CSIC)
A JWST megfigyeléseit az elmúlt évtizedben végzett más csillagfedések eredményeivel összehasonlítva a két gyűrű ellentétes irányú változását fedezték fel: míg a belső gyűrű átlátszatlansága jelentősen, 30-40%-al megnőtt, addig a külső gyűrűé drámaian csökkent. Ez a váratlan viselkedés arra utal, hogy a Chariklo gyűrűrendszere dinamikus, és a korábban feltételezettnél összetettebb fizikai folyamatok is szerepet játszhatnak benne.
A tanulmány jelentős technológiai előrelépést is jelent: ez volt az első olyan csillagfedés, amelyet kifejezetten a JWST-vel történő megfigyelés céljából jeleztek előre és terveztek meg, majd sikeresen megfigyeltek az űrtávcsővel. Ehhez rendkívüli pontossággal kellett ismerni a Chariklo, illetve a JWST-nek az L2 Lagrange-pont körüli pályáját, valamint a csillag helyzetét. A JWST az L2 körül olyan pályán kering, amelynek fenntartásához időszakos korrekciókra, úgynevezett pályatartó manőverekre van szükség, ami különösen megnehezíti az előrejelzést. A csillagok ilyen pontos pozíció meghatározása az Európai Űrügynökség (ESA) Gaia-missziójának köszönhetően vált lehetővé az utóbbi 5-10 évben.
Művészi koncepció a Chariklo kentaurról, és a körülötte keringő gyűrűrendszerről. A jobb felső sarokban lévő csillag reprezentálja a távoli Napot a Chariklo szemszögéből és távolságából nézve. Forrás: L. Maquet, Observatoire de Paris.
A csillagfedés idején a Chariklo mindössze 2,5 kilométer/másodperces sebességgel mozgott a JWST-hez képest. Ez a kivételesen alacsony relatív sebesség eddig példa nélküli térbeli felbontást biztosított a gyűrűk szerkezetének vizsgálatához. A gyűrűk annyira keskenyek, a Chariklo pedig olyan távol van, hogy közvetlenül nem lehet lefényképezni őket, még a James Webb-űrtávcsővel vagy a Föld legnagyobb távcsöveivel sem. A csillagfedések lehetővé teszik a gyűrűk közvetett vizsgálatát: a csillag fényességének rövid ideig tartó csökkenését mérik, amikor az egyes gyűrűk elhaladnak a csillag előtt. A kutatók eddig viszonylag stabilnak tekintették a Naprendszer kis égitestjei körül található gyűrűket, a Chariklo esetében kimutatott változások azonban megkérdőjelezik ezt a képet, és arra utalnak, hogy ezek a rendszerek a korábban gondoltnál jóval dinamikusabban változhatnak, melyek fizikai eredete egyelőre nyitott kérdés.
Kalup Csilla és Kiss Csaba, a tanulmány társszerzői, a HUN-REN CSFK Csillagászati Intézetének munkatársai, a gyűrű által okozott fényességcsökkenés elemzését és a mögötte álló folyamatok modellezését végezték, hogy kapcsolatot teremtsenek a megfigyelések és gyűrűt alkotó szemcsék lehetséges összetétele, valamint fizikai tulajdonságai között. Ezek alapján a belső, nagyobb elnyelést mutató gyűrű valószínűleg néhány mikrométeres szilikát- és vízszemcsék keverékéből állhat. Mindezek mellett az átlátszatlanabbá váló gyűrű arra utalhat, hogy a gyűrűben történő ütközések jelentős mennyiségű port termelnek a gyűrű nagyobb alkotórészeinek darabolódásával.
Mivel a Chariklo a Földről nézve egy sűrű csillagmezőn halad át, a közeljövőben várhatóak további csillagfedések is, melyek további információval fognak szolgálni a gyűrűk néhány éves időskálán történő változásáról.
FORRÁS:
‘JWST stellar occultation reveals unexpected changes in Chariklo’s ring system’
Az alábbi linken Kalup Csilla és Kiss Csaba, a tanulmány társszerzői mesélnek a kutatás fontosságáról, eredményeiről és annak magyar vonatkozásairól:
