Снимок космического аппарата Кассини спутников-пастухов Пандоры и Прометея (каждая диаметром примерно 80 километров), действующих на кольцо F Сатурна. Гравитация спутников вызывает показанные здесь возмущения, ограничивающие тонкое кольцо. Здесь мы моделируем одиночную пастушескую луну в Харикло, которая действует посредством того же процесса, ограничивая эти кольца. Авторы и права: НАСА/Лаборатория реактивного движения/Институт космических наук.
Уникальные два тонких кольца вокруг Кентавра Харикло могли быть сформированы спутником еще меньшего размера. Харикло — это Кентавр, представляющий собой небольшие тела, по размеру похожие на астероиды, но по составу на кометы, которые вращаются вокруг Солнца во внешней солнечной системе, в основном между орбитами Юпитера и Нептуна.
«Кольца вокруг малых планет были открыты совсем недавно, и в настоящее время известно лишь небольшое количество таких систем. Были проведены значительные исследования ослепительных колец вокруг планет-гигантов; однако механизмы образования колец и эволюции вокруг малых объектов еще не изучены. не совсем понятен», — сказала старший научный сотрудник Института планетологии Аманда Сикафуз, ведущий автор книги «Численное моделирование (10199) колец Харикло с резонансным возмущением», опубликованной в The Planetary Science Journal.
«Мы показали, что одна из возможностей существования тонких колец вокруг небольших тел заключается в том, что они создаются небольшим спутником».
В статье сообщается о первом моделировании N-теловой кольцевой системы малого тела со спутником. Моделирование N тел выполняется с использованием компьютерного программного обеспечения для моделирования физической динамики ряда (N) компонентов. Результаты моделирования N-тел дают представление о динамической эволюции моделируемой системы.
Смоделированные кольца вокруг Чарикло, полученные в результате этого исследования, со спутником радиусом около 3 километров и резонансом среднего движения 6:5. Кольцевые частицы показаны белым цветом. Два кольца расположены примерно в тех же местах и имеют ту же ширину, что и кольца, наблюдаемые в Харикло. Внутреннее кольцо асимметрично вокруг Харикло, что также согласуется с данными о звездном покрытии от Харикло. Наше программное обеспечение моделирует миллионы кольцевых частиц в ячейке, поэтому это изображение было создано путем объединения значений из ячеек в разное время в течение одного орбитального периода. Фото: Sickafoose & Lewis (2024).
В этом случае путем моделирования нескольких миллионов кольцевых частиц в системе, подобной Харикло, было показано, что одна луна размером в километр может поддерживать два кольца, свойства которых аналогичны наблюдаемым.
«Мы думаем, что кольцевые частицы в основном состоят из водяного льда, как и частицы на планетах-гигантах. Мы не знаем точных характеристик, например, насколько «твердыми» или «мягкими» являются кольцевые частицы, когда они сталкиваются, или частица… Дальнейшее моделирование может помочь ограничить эти свойства», — сказал Сикафуз.
«Планетарные кольца со временем естественным образом расширяются или рассеиваются. У Чарикло есть два тонких кольца шириной в несколько километров. Чтобы кольца оставались такими тонкими, должен быть механизм, ограничивающий материал и предотвращающий его рассеивание». — сказал Сикафуз.
«На самом деле мы показываем это в статье, моделируя кольцевую систему, подобную Харикло, которая не имеет спутника, и обнаруживаем, что ширина колец увеличивается линейно со временем. Это не похоже на ситуацию, когда есть спутник, находящийся в резонансе с материал колец, который ограничивает наблюдаемую ширину колец в километры».
Харикло, размером около 250 километров, является первым кентавром, у которого обнаружены кольца, и они ограничены.
«Наша статья показывает, что кольца, подобные Харикло, могут быть ограничены небольшим спутником, радиусом примерно 3 километра и массой 1013 килограммов. Спутник такого размера находится ниже наших текущих пределов прямой визуализации, поэтому косвенные методы или космический корабль чтобы обнаружить это, потребуется миссия».
«Альтернативный механизм, который был предложен, заключается в том, что у Харикло есть гравитационная аномалия на его поверхности, а кольца находятся в резонансе со вращением ядра; на каждые три оборота Харикло кольца совершают один оборот вокруг себя. Физика, которая действует на Кольцевые частицы одинаковы как для спутника, так и для спин-орбитального резонанса с гравитационной аномалией», — сказал Сикафуз.
«Интересно, что по самым разумным предположениям кольца Харикло также расположены вблизи предела Роша или за его пределами. Предел Роша — это примерное расстояние, за которым кольца не должны существовать, потому что материал должен начать аккрецироваться в спутники — на этом расстоянии гравитационные возмущения от родительской планеты недостаточно, чтобы разделить частицы, и они могут сформироваться в более крупные комки», — сказал Сикафуз.
«Спутник в этой ситуации может возмутить материал кольца и предотвратить его аккрецию, подобно тому, что наблюдается в кольце F Сатурна».
Информация от: Институтом планетарных наук.
