Космический телескоп «Джеймс Уэбб» зафиксировал неожиданные перемены в двух кольцах Харикло — они меняются в противоположных направлениях всего за несколько лет. Долгое время в астрономии считалось, что кольца есть только у планет-гигантов Солнечной системы: Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Эта точка зрения изменилась в 2013 году, когда у Харикло — небольшого тела диаметром около 250 километров, движущегося между Сатурном и Ураном на расстоянии почти в 17 раз больше, чем от Земли до Солнца, — обнаружили два плотных кольца.
18 октября 2022 года группа исследователей под руководством Института астрофизики Андалусии (IAA-CSIC) изучила кольца Харикло во время покрытия звезды с помощью телескопа «Джеймс Уэбб». Этот метод основан на отслеживании того, как тускнеет свет звезды, когда перед ней проходит объект. Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances и также проведённое под руководством IAA-CSIC, впервые показало, что кольца Харикло могут заметно меняться всего за несколько лет.
«Сравнив наблюдения „Джеймса Уэбба“ с данными других покрытий звезды за последнее десятилетие, мы обнаружили противоположные изменения в двух кольцах: внутреннее кольцо стало заметно менее прозрачным, а внешнее — более прозрачным», — поясняет руководитель работы Пабло Сантос-Санс, исследователь IAA-CSIC. Столь контрастные перемены говорят о том, что кольца Харикло не являются неизменной структурой. Похоже, эта система активна, и на неё могут влиять физические процессы, которые оказались сложнее, чем предполагали астрономы.
Наблюдения стали важной технической вехой. Прохождение Харикло перед звездой оказалось первым покрытием, которое специально предсказали и спланировали для «Джеймса Уэбба», а затем успешно сняли этим телескопом. «Для этого требовалось с необычайной точностью знать орбиту Харикло, положение звезды — благодаря миссии Gaia Европейского космического агентства — и траекторию самого „Джеймса Уэбба“ вокруг точки Лагранжа L2, области космоса примерно в 1,5 миллиона километров за Землёй, в стороне от Солнца. Телескоп движется по орбите вокруг этой области, и её периодически приходится корректировать с помощью манёвров удержания», — отмечает Юджель Кылыч, постдокторант IAA-CSIC и соавтор исследования. Во время покрытия Харикло двигался относительно телескопа со скоростью всего 2,5 километра в секунду, и это необычно медленное относительное движение дало исключительное пространственное разрешение, позволившее детально изучить тонкую структуру колец.
Кольца Харикло очень узкие, а сам объект настолько далёк, что их нельзя сфотографировать напрямую даже «Джеймсу Уэббу» или крупнейшим наземным телескопам. Покрытия звезды дают другой способ их изучения: когда Харикло и его кольца проходят перед фоновой звездой, каждое кольцо вызывает кратковременное падение её яркости, раскрывая сведения о структуре и прозрачности кольца. Учёные в целом полагали, что кольца малых тел Солнечной системы остаются относительно стабильными со временем, но новые данные ставят это предположение под сомнение и указывают на то, что такие системы могут меняться гораздо быстрее, чем ожидалось.
«Наши результаты заставляют переосмыслить, как они формируются, как эволюционируют и какие механизмы поддерживают их стабильность. Возможность фиксировать эти изменения открывает новое окно для понимания эволюции таких систем и, возможно, других кольцевых систем Солнечной системы», — говорит Сантос-Санс. Что именно вызвало перемены, пока неясно: это может быть реальная эволюция колец со временем, различия из-за фильтров, использовавшихся в отдельных наблюдениях, или сочетание того и другого. Институт астрофизики Андалусии руководил всеми ключевыми этапами проекта — от научного планирования и предсказания покрытия для «Джеймса Уэбба» до анализа и интерпретации данных, а в работе участвовали специалисты из Испании, Бразилии, Франции, Венгрии и США, сообщает SciTechDaily.