Forskere undersøger dværgplaneternes ring

Opdaget i 2004, Haumea er en dværgplanet, der ligger uden for Plutos kredsløb i et område af solsystemet kaldet Kuiperbæltet. Pluto blev degraderet fra kategorien af ​​fuldgyldige planeter i 2006 på grund af opdagelsen af ​​Haumea og andre dværgplaneter.

Haumea blev officielt anerkendt som en dværgplanet i 2008. Dens ellipsoide form ligner bolden, der bruges i rugby eller amerikansk fodbold. Den har to måner og en ring. På grund af dens ring, Haumea er medlem af en gruppe af solsystemobjekter, der omfatter planeterne Saturn, Uranus, Neptun og Jupiter, samt asteroiderne Chariklo og Chiron, som kredser mellem Jupiter og Neptun.

Haumeas ring er aldrig blevet observeret direkte. Dens eksistens blev udledt i 2017 af en international gruppe af astronomer, der tog detaljerede målinger af lyssvingninger, da Haumea okkulerede (passerede foran) en stjerne. I rummet, en okkultation opstår, når et objekt passerer foran et andet fra en observatørs perspektiv.

"Lyset fra stjernen blev observeret fra Jorden, da stjernen blev okkulteret af Haumea. Dens lysstyrke faldt, da Haumea passerede foran den, gør det muligt for astronomerne at få information om Haumeas form, " sagde Othon Cabo Winter, Fuld professor ved São Paulo State University's Engineering School (FE-UNESP) i Guaratinguetá, Brasilien.

"Stjernens lys forsvandt også, da ringen passerede foran den, så de også kan få information om ringen."

Forskerne, der opdagede ringen i 2017, foreslog, at dens kredsløb omkring Haumea var meget tæt på 1:3-resonansområdet, hvilket betyder, at ringpartikler laver en omdrejning hver tredje gang, Haumea roterer.

En ny undersøgelse af Winter, Taís Ribeiro og Gabriel Borderes Motta, som tilhører UNESP's Orbital Dynamics and Planetology Group, viser, at en grad af excentricitet ville være påkrævet for at denne resonans kunne virke på ringpartiklerne. Ifølge Winter, det faktum, at ringen er smal og praktisk talt cirkulær, forhindrer virkning af resonansen. Imidlertid, gruppen identificerede en bestemt type stald, næsten cirkulær, periodisk kredsløb i samme region som Haumeas ring. Et periodisk kredsløb er et kredsløb, der gentages over tid.

"Vores undersøgelse er ikke observationsorienteret. Vi observerede ikke direkte ringen. Ingen har nogensinde, " sagde Winter. Årsagen er, at ringen er meget spinkel og alt for langt ude til at kunne ses af de astronomiske observatorier her på Jorden. Den gennemsnitlige afstand mellem Haumea og solen er 43 gange afstanden mellem Jorden og solen.

"Vores undersøgelse er udelukkende computerbaseret. Baseret på simuleringer ved hjælp af de tilgængelige data om Haumea og ringen, underlagt Newtons gravitationslov, som beskriver planeternes bevægelser, vi konkluderede, at ringen ikke er i det område af rummet på grund af 1:3-resonansen, men på grund af en familie af stabile periodiske baner, " sagde Winter.

I en artikel offentliggjort i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society , forskerne udforsker dynamikken i individuelle partikler i det område, hvor ringen er placeret.

Forskningen bag papiret var en del af det tematiske projekt "On the relevance of small bodies in orbital dynamics" finansieret af São Paulo Research Foundation-FAPESP og støttet af den brasilianske føderale regering via CAPES, Forskningsrådet for de videregående uddannelser, og CNPq, det nationale råd for videnskabelig og teknologisk udvikling.

"Hovedformålet med vores forskning var at identificere strukturen af ​​Haumeas ring i forhold til placeringen og størrelsen af ​​de stabile regioner. Vi ønskede også at finde årsagen til ringens eksistens. Vi var især interesserede i at forsøge at forstå den dynamiske struktur forbundet med dens 1:3 resonans, " sagde Winter.

Stabile regioner

Forskerne brugte Poincaré overflade-af-sektion-teknikken til at analysere dynamikken i det område, hvor ringen er placeret. Ved at simulere partiklernes baner i regionen, de genererede computergrafik (sektioner), der viser stabile områder repræsenteret som øer (lukkede kurver) og ustabile områder repræsenteret som uregelmæssigt fordelte punkter.

Stabilitetsøerne, der blev fundet at skyldes 1:3-resonansen, havde meget excentriske baner, mere end det ville være foreneligt med ringen (smal og cirkulær).

"På den anden side, vi opdagede øer med stabilitet i det samme område, men med baner med lav excentricitet, der var kompatible med ringen. Disse øer blev fundet at skyldes en familie af periodiske baner, " sagde Winter.

Haumea har en diameter på 1, 456 km, mindre end halvdelen af ​​Mars' diameter, og en oval form, der gør den dobbelt så lang, som den er bred. Det tager 284 år at gå rundt om solen. Dværgplaneten er så langt væk, og sollyset, der når det så svagt, at dens overfladetemperatur er minus 223 °C.

Haumeas måner Namaka og Hi'iaka blev opdaget af de gigantiske linser fra et af observatorierne på toppen af ​​Hawaiis sovende vulkan Mauna Kea. Dværgplaneten er opkaldt efter den hawaiianske gudinde for frugtbarhed og fødsel, og dens måner er opkaldt efter Haumeas døtre. De menes at være et resultat af en kollision mellem dværgplaneten og en anden krop.

Haumea fuldfører en rotation på under fire timer, spinder hurtigere end noget andet kendt ligevægtslegeme i solsystemet. Dette kan have at gøre med en voldelig fortid.

Astronomer mener, at Haumea oprindeligt var meget som Pluto, da solsystemet blev dannet. For milliarder af år siden, en stor genstand kan have kollideret med Haumea, udstøder det meste af sin overfladeis og får den til at spinde meget hurtigere end de andre dværgplaneter.