Chariklo hat zwei schmale Ringe, von denen einer dichter ist als der andere, wie auf dieser künstlerischen Darstellung zu sehen ist. (Bildnachweis: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser/Nick Risinger (skysurvey.org))
Ein kleiner Mond, der zu klein ist, um von der Erde aus gesehen zu werden, könnte den kosmischen Schäferhund spielen, indem er die dünnen Ringe um den fernen Kleinplaneten Chariklo formt, so neue Computersimulationen.
Chariklo ist ein Zentaur – eine Art kleiner Körper, der die Sonne auf einer Bahn umkreist, die irgendwo zwischen Jupiter und Neptun liegt. Man nimmt an, dass Zentauren aus der Oortschen Wolke stammen, einem riesigen Halo aus Billionen von gefrorenen Kometenkörpern, der sich etwa ein Lichtjahr von der Sonne entfernt befindet. Im Laufe von Millionen von Jahren driften sie nach innen, um entweder durch die Schwerkraft der Riesenplaneten aus dem Sonnensystem geschleudert zu werden oder sich in Kometen der Jupiter-Familie zu verwandeln – Kometen mit Umlaufzeiten von weniger als 20 Jahren, die von der Schwerkraft des mächtigen Jupiter beherrscht werden.
Mit einem Durchmesser von etwa 250 Kilometern (155 Meilen) ist Chariklo der größte bekannte Zentaur. Im Jahr 2013 wurde beobachtet, wie Chariklo aus unserer Sicht vor einem fernen Stern vorbeizog, wodurch das Licht des Sterns kurzzeitig erlosch. Beobachtungen zeigten, dass nicht nur der feste Körper von Chariklo das Licht blockierte, sondern auch ein Paar dünner Ringe um den Zentauren. Stellare Bedeckungen haben gezeigt, dass ein anderer Zentaur, Chiron, ebenfalls Ringe hat, die allerdings nicht ganz stabil zu sein scheinen.
„Ringe um Kleinplaneten wurden erst kürzlich entdeckt, und nur eine kleine Anzahl solcher Systeme ist derzeit bekannt“, sagte Amanda Sickafoose, eine leitende Wissenschaftlerin am Planetary Science Institute in Arizona, in einer Presseerklärung.
Die beiden Ringe von Chariklo befinden sich etwa 243 Meilen bzw. 252 Meilen (391 bzw. 405 km) vom Zentrum von Chariklo entfernt, wobei die Messungen leicht variieren können. Die Ringe selbst sind schmal, nur 4,3 Meilen und 1,9 Meilen (7 und 3 km) breit.
Diese Ringe sind nicht wie die Ringe der Riesenplaneten, die durch die Schwerkraft dieser riesigen Welten zurückgehalten werden. Computermodelle zeigen, dass die Ringe von Chariklo nur von kurzer Dauer sein sollten und dass sie sich ausdehnen und dann auflösen sollten. Was hält sie also an ihrem Platz?
Sickafoose und Mark Lewis, Informatiker an der Trinity University in San Antonio, führten N-Körper-Computersimulationen der Ringe durch, die sich aus Millionen von Teilchen zusammensetzen, und zeigten, dass der Einfluss eines kleinen Mondleins die Ringe eng halten und verhindern kann, dass sie sich auflösen.
„Wir haben gezeigt, dass eine der Möglichkeiten für die Existenz dünner Ringe um kleine Körper darin besteht, dass sie von einem kleinen Satelliten geformt werden“, sagte Sickafoose.
Hirtenmonde sind nichts Neues; alle Gasriesenplaneten haben sie, vor allem der Saturn, wo die winzigen Monde Daphnis, Epimetheus, Janus, Pan und Prometheus Lücken in die Saturnringe schneiden und dann das Ringmaterial hüten, um sie in Ordnung zu halten.
Eine künstlerische Darstellung der beiden schmalen Ringe um Chariklo von seiner Oberfläche aus gesehen. (Bildnachweis: ESO/L. Calçada/Nick Risinger (skysurvey.org))
Chariklos Hirtenmond, falls er existiert, hätte einen Durchmesser von etwa 3 km (1,9 Meilen) und eine Masse in der Größenordnung von 10 Billionen Kilogramm (etwa 22 Billionen Pfund hier auf der Erde). Obwohl er bei Chariklos Entfernung zu klein ist, um von der Erde aus direkt beobachtet zu werden – die langgestreckte Umlaufbahn des Centaur kommt der Sonne bis auf 1,2 Milliarden Meilen (1,9 Milliarden km) nahe und ist bis zu 1,7 Milliarden Meilen (2,8 Milliarden km) entfernt – könnte seine Anwesenheit bei Sternbedeckungen entdeckt werden.
Es gibt noch eine andere mögliche Erklärung für die Ausdauer der Ringe. Wenn wir annehmen, dass eine Gravitationsanomalie innerhalb von Chariklo existiert – zum Beispiel ein dichterer Teil des Gesteins – dann könnten Gravitationsresonanzen zwischen den Ringen und der Anomalie dazu beitragen, die Ringe festzuhalten. Die Ringe kreisen in einer nahezu 1:3-Resonanz mit dem Centaur, was bedeutet, dass sich Chariklo bei jeder Umdrehung der Ringe dreimal dreht (einmal alle sieben Stunden). Allerdings befinden sich die Ringe auch verdächtig nahe an der Roche-Grenze. Dabei handelt es sich um die Entfernung von einem Zentralkörper, innerhalb derer die Schwerkraft verhindert, dass sich Teilchen zu einem Mond zusammenballen. Die Nähe zu diesem Grenzwert bedeutet, dass die Ringteilchen in der Lage sein sollten, sich zu einem neuen Mond zusammenzufügen. Die Schwerkraft eines Hirtenmondes wäre in der Lage einzugreifen, um dies zu verhindern.
„Ein Satellit in dieser Situation kann das Ringmaterial stören und verhindern, dass es akkretiert“, sagt Sickafoose.
Millionen von Eispartikeln bilden die Ringe von Chariklo, wie auf dieser künstlerischen Darstellung zu sehen ist. (Bildnachweis: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser/Nick Risinger (skysurvey.org))Wir glauben, dass die Ringpartikel hauptsächlich aus Wassereis bestehen, wie bei den Gasriesen“, sagt Sickafoose. Tatsächlich hat das James-Webb-Weltraumteleskop dort im Jahr 2023 Wassereis entdeckt. Was wir jedoch nicht wissen, ist, wie „hart“ oder „weich“ die Teilchen sind, wenn sie zusammenstoßen, oder wie die Verteilung der Teilchengrößen in den Ringen ist.
Es ist auch unbekannt, wie sich die Ringe überhaupt gebildet haben. Wurden sie durch Kryovulkanismus auf der Oberfläche von Chariklo ausgegast, oder sind sie die Überreste eines kleinen Körpers, der Chariklo zu nahe kam, innerhalb der Roche-Grenze, und auseinandergerissen wurde?
Die Ergebnisse wurden am 6. Februar in der Fachzeitschrift The Planetary Science Journal veröffentlicht.
