Sonnensystem: Der Zentauren-Asteroid Chariklo und seine Ringe
Eine Forschungsgruppe hat das Ringsystem um einen 248 Kilometer großen Asteroiden in unserem Sonnensystem erforscht. Entdeckt wurde das Ringsystem bei dem Objekt (10199) Chariklo bereits im Jahr 2014. Jetzt zeigt sich, dass das hauchdünne Ringpaar vermutlich von einem unsichtbaren kleinen natürlichen Satelliten stammt .
Bei (10199) Chariklo handelt es sich um einen Asteroiden der Gruppe der Zentauren. Diese Gesteinsbrocken haben ihre Umlaufbahn zwischen dem Gasriesen Jupiter und dem Eisriesen Neptun.
Der Zentauren-Asteroid Chariklo
Die Fachwelt geht davon aus, dass diese Zentaur-Objekte ursprünglich aus dem Kuiper-Gürtel stammen. Chariklo ist das bisher größte entdeckte Objekt dieser Gruppe. Zudem ist er der einzige bekannte Zentaur oder Asteroid mit Ringen - und er hat sogar zwei davon.
Auf seiner elliptischen Umlaufbahn benötigt Chariklo 62 Jahre und elf Monate, um die Sonne einmal zu umrunden. Wenn er sich in seinem Perihel (sonnennächsten Abstand) befindet, ist der Zentauren-Asteroid 13,173 astronomische Einheiten (AE) von unserem Stern entfernt.
Da eine AE den mittleren Abstand zwischen Erde und Sonne beträgt (also etwa 150 Millionen Kilometer), ist Chariklo dann etwa zwei Milliarden Kilometer entfernt; im Apogäum (sonnenfernsten Punkt) sind es sogar etwa 2,77 Milliarden Kilometer (oder 18,473 AE).
Wie sind die Ringe entstanden?
Wie sich bei Asteroiden Ringe bilden, ist unbekannt. "Die schillernden Ringe um die Riesenplaneten wurden bereits eingehend erforscht, aber die Mechanismen der Ringbildung und -entwicklung um kleine Objekte sind nicht gut verstanden" , erklärt Astronomin Amanda Sickafoose vom Planetary Science Institute. Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun besitzen solche Ringe und auch einige Zwergplaneten sind von einem Ringsystem umgeben.
Diese Ringe bestehen überwiegend aus kleinen Staub- und Eiskörnern, die den Äquator eines Körpers umkreisen. Durch dessen Schwerkraft sind sie an seine Umlaufbahn gebunden.
Um herauszufinden, wie die Ringe um Chariklo möglicherweise entstanden, führte die Forschungsgruppe um Sickafoose verschiedene N-Körper-Simulationen mit einem modifizierten Code durch, der ursprünglich zum Verständnis der Saturnringe entwickelt worden war.
Die plausibelste Erklärung scheint ein Moonlet(öffnet im neuen Fenster) zu sein - ein kleiner Mond, der einen anderen Himmelskörper umkreist, während er sich in einem Planetenring befindet.
"Ringe um Kleinplaneten wurden erst in jüngster Vergangenheit entdeckt, und derzeit ist nur eine kleine Anzahl solcher Systeme bekannt" , erläutert Sickafoose. "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."
Ein Moonlet ist die plausibelste Antwort
Denn normalerweise müssten sich die Planetenringe im Laufe der Zeit ausbreiten und auflösen. "Chariklo weist zwei dünne Ringe auf, die nur wenige Kilometer breit sind. Damit die Ringe so dünn bleiben, muss es einen Mechanismus geben, der das Material einschließt und es daran hindert, sich aufzulösen" , sagt Sickafoose.
Die Simulationen zeigten, dass ein einziger winziger Mond mit einem Durchmesser von nur einem Kilometer dafür ausreichen würde.
Zur Sicherheit lässt das Team eine weitere Simulation laufen - ohne Mond. Darin müsste die Breite der Ringe mit der Zeit linear zunehmen. "Dies ist anders als bei einem Satelliten, der mit dem Ringmaterial in Resonanz steht und die Ringe auf die beobachteten kilometerlangen Breiten begrenzt."
Die beiden Ringe von Chariklo liegen in einer Entfernung, die als Roche-Grenze bekannt ist. Das ist der kritische Abstand, bei dem die Ringe aufgrund der Schwerkraft anfangen sollten, sich zu verklumpen und selbst Monde zu bilden. Ein kleiner Mond kann jedoch einen Ring so weit in Unruhe versetzen, dass er ein Ring bleibt. Das ist also ein weiterer Faktor, der für einen winzigen Mond spricht.
Beweisfotos wird es davon leider keine geben. Chariklo ist zu klein und zu weit entfernt. Ein Mond wäre noch viel kleiner. Ohne eine Raumsonde zu entsenden, wird es vorerst keine Bilder geben. Bei einer solchen Mission könnte auch geklärt werden, woraus die Ringe genau bestehen. Ein Großteil wird wohl Eis sein. Wie groß die Partikel sind und wie sie zusammenwirken? Das bleibt vorerst ein ungelöstes Rätsel.
Zu den Studien
Die aktuelle Studie erschien am 6. Februar 2024 in dem Fachmagazin The Planetary Science Journal publiziert: Numerical Simulations of (10199) Chariklo's Rings with a Resonant Perturber(öffnet im neuen Fenster) (Numerische Simulationen der (10199) Chariklo'schen Ringe mit einem Resonanz-Perturber).
Die Studie zur Entdeckung der Ringe wurde am 26. März 2014 in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht: A ring system detected around the Centaur (10199) Chariklo(öffnet im neuen Fenster) (Ein Ringsystem um den Centaur (10199) Chariklo entdeckt).