Gredzeni ilgstoši tika saistīti galvenokārt ar Saules sistēmas milzu planētām — Jupiteru, Saturnu, Urānu un Neptūnu. Šis priekšstats mainījās 2013. gadā, kad astronomi atklāja divus blīvus gredzenus ap Chariklo — nelielu objektu aptuveni 250 kilometru diametrā, kas pārvietojas starp Saturnu un Urānu, gandrīz 17 reižu tālāk no Saules nekā Zeme.

Jauni Džeimsa Veba kosmiskā teleskopa novērojumi liecina, ka Chariklo gredzeni nav tik stabili, kā iepriekš uzskatīts. Pētījums, ko vadīja Andalūzijas Astrofizikas institūts (IAA-CSIC) un kas publicēts žurnālā Science Advances, sniedz pirmos pierādījumus par šīs gredzenu sistēmas izmaiņām tikai dažu gadu laikā.

Džeimsa Veba novērojums atklāj pretējas izmaiņas

Izšķirošais novērojums notika 2022. gada 18. oktobrī, kad pētnieki ar Džeimsa Veba teleskopu vēroja, kā Chariklo šķērso tālas zvaigznes priekšplānu. Šādu notikumu sauc par zvaigznes aizklāšanu. Chariklo un tā gredzeniem nostājoties starp teleskopu un zvaigzni, zvaigznes gaisma uz īsu brīdi samazinājās, radot izmērāmus spilgtuma kritumus.

Pētnieki salīdzināja šos datus ar iepriekšējiem zvaigžņu aizklāšanas novērojumiem, kas savākti pēdējās desmitgades laikā. Salīdzinājums parādīja atšķirīgas izmaiņas abos gredzenos: iekšējais gredzens tagad aizsedz vairāk gaismas nekā iepriekš, savukārt ārējais — mazāk.

“Salīdzinot Džeimsa Veba novērojumus ar citiem zvaigznes aizklāšanas novērojumiem pēdējās desmitgades laikā, atklājām pretējas izmaiņas abos gredzenos,” skaidroja pētījuma vadītājs, IAA-CSIC pētnieks Pablo Santos-Sans.

Šis kontrasts liecina, ka Chariklo gredzeni ir aktīvas un mainīgas struktūras, kuru darbību ietekmē sarežģītāki fizikāli procesi, nekā zinātnieki iepriekš bija pieņēmuši.

Precīzs mērījums, ko nav iespējams iegūt ar parastu attēlu

Novērojums bija arī tehnoloģisks sasniegums — pirmo reizi zvaigznes aizklāšana tika īpaši prognozēta un ieplānota Džeimsa Veba teleskopam, pēc tam veiksmīgi īstenojot to kosmosā.

Lai to paveiktu, zinātniekiem bija nepieciešamas ārkārtīgi precīzas ziņas par Chariklo orbītu, fona zvaigznes atrašanās vietu un paša teleskopa kustību. Zvaigznes koordinātas palīdzēja noteikt Eiropas Kosmosa aģentūras Gaia misija, bet Džeimss Vebs riņķo ap L2 Lagranža punktu aptuveni 1,5 miljonus kilometru aiz Zemes Saules virzienā pretējā pusē. Šai orbītai nepieciešamas regulāras pozīcijas korekcijas.

Aizklāšanas brīdī Chariklo kustējās attiecībā pret teleskopu tikai ar ātrumu 2,5 kilometri sekundē. Šī neparasti lēnā relatīvā kustība ļāva iegūt īpaši detalizētu informāciju par gredzenu struktūru.

Chariklo gredzenus nav iespējams tieši nofotografēt — tie ir pārāk šauri un objekts atrodas pārāk tālu, lai tos izšķirtu pat Džeimsa Veba teleskops vai lielākie uz Zemes izvietotie teleskopi. Zvaigzne šajā metodē darbojas kā izgaismots fons: katru reizi, kad gredzens šķērso tās disku, īslaicīgais gaismas kritums ļauj izmērīt gredzena īpašības.

Gredzenu izmaiņu cēlonis vēl nav noskaidrots

Zinātnieki līdz šim uzskatīja, ka gredzeni ap maziem Saules sistēmas objektiem ir samērā stabili. Chariklo novērojumi liek šo pieņēmumu pārskatīt, jo izmaiņas, kas notikušas tikai dažu gadu laikā, liecina, ka šādas sistēmas var attīstīties pārsteidzoši īsā laika posmā.

“Mūsu rezultāti liek no jauna domāt par to, kā gredzeni veidojas, attīstās un kādi mehānismi uztur to stabilitāti,” norādīja Santos-Sans.

Tomēr precīzs izmaiņu cēlonis pagaidām nav zināms. Tās var būt patiesa gredzenu attīstība, atšķirības, ko radījuši dažādos novērojumos izmantotie filtri, vai abu faktoru kombinācija.

IAA-CSIC vadīja visas galvenās pētījuma stadijas — projekta izstrādi, Chariklo aizklāšanas prognozēšanu, datu analīzi un iesaistīto fizikālo procesu interpretāciju. Institūta pētnieki arī modelēja gredzenus un veica statistisko analīzi, lai pārbaudītu, vai novērotās izmaiņas ir reālas. Pētījumā sadarbojās zinātnieki no Spānijas, Brazīlijas, Francijas, Ungārijas un Amerikas Savienotajām Valstīm.