Systém prstenů - Ring system

Měsíce Prometheus (vpravo) a Pandora obíhají jen uvnitř a vně F kruhu z Saturn , ale pouze Prometheus se předpokládá, že funkce jako kruhové pastýř

Kruhový systém je disk nebo prstenec obíhající s astronomické objekt, který se skládá z pevného materiálu, jako je prach a moonlets , a je běžnou součástí satelitních systémů u obřích planet. Prstencový systém kolem planety je také známý jako planetární prstencový systém.

Nejvýraznější a nejslavnější planetární prstence ve sluneční soustavě jsou ty kolem Saturnu , ale další tři obří planety ( Jupiter , Uran a Neptun ) mají také prstencové systémy. Nedávné důkazy naznačují, že prstencové systémy lze nalézt také kolem jiných typů astronomických objektů, včetně menších planet, měsíců a hnědých trpaslíků, a také meziplanetárních prostorů mezi planetami, jako jsou Venuše a Merkur .

Prstencové systémy planet

Prstenec vířící kolem Saturnu se skládá z kousků ledu a prachu. Malá tmavá skvrna na Saturnu je stínem Saturnova měsíce Enceladus .

Byly navrženy tři způsoby, jak byly vytvořeny silnější planetární prstence (prstence kolem planet): z materiálu protoplanetárního disku, který byl v Rocheově hranici planety a nemohl se tedy spojit a vytvořit měsíce, z trosek měsíc, který byl narušen velkým nárazem, nebo z trosek měsíce, který byl narušen přílivovými stresy, když prošel v mezích planety Roche. Většina prstenů byla považována za nestabilní a během desítek nebo stovek milionů let se rozplynula, ale nyní se zdá, že Saturnovy prstence mohou být docela staré, datované do počátků sluneční soustavy.

Slabší planetární prstence se mohou tvořit v důsledku nárazů meteoroidů s měsíci obíhajícími kolem planety nebo v případě Saturnova E-prstenu k vysunutí kryovulkanického materiálu.

Složení prstencových částic se liší; může to být silikátový nebo ledový prach. Mohou být také přítomny větší kameny a balvany a v roce 2007 byly v prstencích Saturnu zjištěny přílivové efekty z osmi „měsíčků“ o průměru jen několik set metrů. Maximální velikost prstencové částice je dána specifickou pevností materiálu, ze kterého je vyrobena, její hustotou a slapovou silou v její nadmořské výšce. Slapová síla je úměrná průměrné hustotě uvnitř poloměru prstence nebo hmotnosti planety dělené poloměrem prstence, který je krychlován. Je také nepřímo úměrný čtverci oběžné doby prstence.

Někdy budou mít prsteny pastýřskéměsíce , malé měsíce, které obíhají v blízkosti vnitřních nebo vnějších okrajů prstenů nebo v mezerách v prstencích. Gravitace Shepherd měsíců slouží k udržení ostře definovaný okraj na kruhu; materiál, který se unáší blíže k oběžné dráze pastýřského měsíce, je buď vychýlen zpět do těla prstenu, vyvržen ze systému nebo narostl na samotný měsíc.

Předpovídá se také, že Phobos , měsíc Marsu, se rozpadne a zformuje se do planetárního prstence asi za 50 milionů let. Jeho nízká oběžná dráha s oběžnou dobou kratší než marťanský den se rozpadá v důsledku přílivového zpomalení .

Jupiter

Jupiterův prstencový systém byl třetím objeveným, když byl poprvé pozorován sondou Voyager 1 v roce 1979 a byl důkladněji pozorován orbiterem Galileo v 90. letech minulého století. Jeho čtyři hlavní části jsou slabý tlustý torus známý jako „halo“; tenký, relativně jasný hlavní prsten; a dva široké, slabé „gossamerové prsteny“. Systém se skládá převážně z prachu.

Saturn

Saturnovy prstence jsou nejrozsáhlejším prstencovým systémem ze všech planet ve sluneční soustavě, a proto se o nich ví, že existují již nějakou dobu. Galileo Galilei je poprvé pozoroval v roce 1610, ale nebyly přesně popsány jako disk kolem Saturnu, dokud tak neučinil Christiaan Huygens v roce 1655. Prsteny nejsou řadou drobných prstenců, jak si mnozí myslí, ale jsou spíše diskem s různou hustotou. Skládají se převážně z vodního ledu a stopových množství hornin a velikosti částic se pohybují od mikrometrů po metry.

Uran

Uranův prstencový systém leží mezi úrovní složitosti obrovského systému Saturnu a jednodušších systémů kolem Jupitera a Neptunu. Objevili je v roce 1977 James L. Elliot , Edward W. Dunham a Jessica Mink . V době mezi lety 2005 a 2005 vedla pozorování sondy Voyager 2 a Hubbleova kosmického dalekohledu k identifikaci celkem 13 různých prstenců, z nichž většina je neprůhledná a široká jen několik kilometrů. Jsou tmavé a pravděpodobně se skládají z vodního ledu a některých organických látek zpracovaných zářením . Relativní nedostatek prachu je způsoben aerodynamickým odporem z rozšířené exosféry - korony Uranu.

Neptune

Systém kolem Neptunu se skládá z pěti hlavních prstenců, které jsou nejhustší a jsou srovnatelné s oblastmi Saturnových prstenců s nízkou hustotou. Jsou však slabé a prašné, strukturou mnohem podobnější těm z Jupitera. Velmi tmavý materiál, který tvoří prstence, je pravděpodobně organický zpracovaný zářením , jako v prstencích Uranu. 20 až 70 procent prstenů tvoří prach , relativně vysoký podíl. Náznaky prstenů byly pozorovány po celá desetiletí před jejich přesvědčivým objevem Voyagerem 2 v roce 1989.

Prstencové systémy menších planet a měsíců

Zprávy z března 2008 naznačovaly, že Saturnův měsíc Rhea může mít svůj vlastní tenký prstencový systém , což z něj činí jediný měsíc, o kterém je známo, že má prstencový systém. Pozdější studie publikovaná v roce 2010 odhalila, že zobrazování Rhea kosmickou lodí Cassini bylo v rozporu s předpokládanými vlastnostmi prstenů, což naznačuje, že za magnetické efekty, které vedly k prstencové hypotéze, je zodpovědný nějaký jiný mechanismus.

Někteří astronomové se domnívali, že Pluto může mít prstencový systém. Tuto možnost však vyloučily společnosti New Horizons , které by detekovaly jakýkoli takový prstencový systém.

Chariklo

10199 Chariklo , je kentaur , byl první planetka objevena mít prsteny. Má dva prsteny , možná kvůli kolizi, která způsobila, že kolem něj obíhal řetězec trosek. Prstence byly objeveny, když astronomové pozorovali Chariklo procházející před hvězdou UCAC4 248-108672 3. června 2013 ze sedmi míst v Jižní Americe. Při sledování uviděli dva poklesy zjevné jasnosti hvězdy těsně před a po zákrytu. Protože tato událost byla pozorována na více místech, je závěr, že pokles jasu ve skutečnosti byl způsoben prstenci, jednomyslně vedoucí hypotézou. Pozorování odhalila pravděpodobný 19kilometrový prstencový systém, který je asi 1000krát blíže než Měsíc k Zemi. Astronomové navíc mají podezření, že by mezi prstencovými troskami mohl obíhat měsíc. Pokud jsou tyto prstence zbytky srážky, jak astronomové tuší, dalo by to základ myšlence, že měsíce (jako například Měsíc) vznikají srážkami menších kousků materiálu. Chariklovy prsteny nebyly oficiálně pojmenovány, ale objevitelé jim dali přezdívku Oiapoque a Chuí, podle dvou řek poblíž severního a jižního konce Brazílie.

Chiron

Druhý kentaur, 2060 Chiron , je také podezřelý, že má pár prstenů. Na základě údajů o zákrytích hvězd, které byly původně interpretovány jako vyplývající z trysek spojených s Chironovou činností podobnou kometě, se předpokládá, že prstence mají poloměr 324 (± 10) km. Jejich měnící se vzhled v různých pozorovacích úhlech může vysvětlit dlouhodobé změny jasu Chirona v průběhu času.

Prstencové systémy se mohou tvořit kolem kentaurů, když jsou slabě narušeny při blízkém setkání (v rozmezí 0,4 až 0,8násobku Rocheova limitu ) s obří planetou. (Kentaur je podle definice malá planeta, jejíž dráha protíná oběžnou dráhu (y) jedné nebo více obřích planet.) Pro diferencované těleso přibližující se k obří planetě počáteční relativní rychlostí 3–6 km/s s počáteční rotační po dobu 8 hodin se předpovídá hmotnost prstence 0,1% - 10% hmotnosti kentaura. Tvorba prstenu z nediferencovaného těla je méně pravděpodobná. Kroužky by byly složeny převážně nebo zcela z materiálu z ledového pláště mateřského těla. Po vytvoření by se prsten šířil do strany, což by vedlo k vytvoření satelitu z jakékoli jeho části za kentaurův Roche Limit. Satelity by také mohly vznikat přímo z narušeného ledového pláště. Tento formační mechanismus předpovídá, že zhruba 10% kentaurů zažilo potenciálně prstenotvorná setkání s obřími planetami.

Haumea

Prstenec kolem Haumea , a trpasličí planety a rezonanční Kuiper pásového členu , byl odhalen hvězdným zákrytu pozorované dne 21. ledna 2017. Tím je první transneptunické těleso zjištěno, že mají kruhový systém. Prstenec má poloměr asi 2 287 km, šířku ≈ 70 km a opacitu 0,5. Prstencová rovina se shoduje s Haumeaovým rovníkem a oběžnou dráhou jejího většího vnějšího měsíce Hi'iaka (který má semimajorovou osu ≈25 657 km). Prstenec se blíží rezonanci 3: 1 s rotací Haumea, která se nachází v poloměru 2 285 ± 8 km. Je dobře v limitu Roche Haumea , který by ležel v poloměru asi 4 400 km, pokud by Haumea byla sférická (neférická tlačí limit dále).

Prsteny kolem exoplanet

Protože všechny obří planety sluneční soustavy mají prstence, je existence exoplanet s prstenci věrohodná. Ačkoli částice ledu , materiál, který převládá v prstencích Saturnu , mohou existovat pouze kolem planet za hranicí mrazu , v této linii mohou být prstence skládající se ze skalnatého materiálu dlouhodobě stabilní. Takové prstencové systémy mohou být detekovány pro planety pozorované tranzitní metodou dodatečným snížením světla centrální hvězdy, pokud je jejich opacita dostatečná. Od roku 2020 byl touto metodou nalezen jeden kandidátský extrasolární prstencový systém, kolem HIP 41378 f .

Bylo zjištěno, že Fomalhaut b je velký a nejasně definovaný, když byl detekován v roce 2008. Předpokládalo se, že je to buď kvůli oblaku prachu přitahovaném z prachového disku hvězdy, nebo kvůli možnému prstencovému systému, ačkoli v roce 2020 byl určen samotný Fomalhaut b velmi pravděpodobně se bude jednat o rozšiřující se oblak trosek spíše ze srážky asteroidů než z planety. Podobně, Proxima Centauri C bylo pozorováno, že je mnohem jasnější, než se očekávalo pro svou nízkou hmotností 7 hmotností Země, který může být připsán na kruhový systém o 5 R J .

Sekvence zákrytů hvězdy 1SWASP J140747.93-394542.6 pozorovaná v roce 2007 po dobu 56 dnů byla interpretována jako tranzit kruhového systému (ne přímo pozorovaného) subtelárního společníka nazvaného „J1407b“. Tomuto prstencovému systému je přisuzován poloměr asi 90 milionů km (asi 200krát větší než prstence Saturnu). V tiskových zprávách byl použit termín „super-Saturn“. Stáří tohoto hvězdného systému je však jen asi 16 milionů let, což naznačuje, že tato struktura, pokud je skutečná, je ve vyvinutém planetárním systému pravděpodobnější spíše jako planetární disk než jako stabilní prstencový systém . Bylo pozorováno, že prstenec má v radiální vzdálenosti 0,4 AU mezeru v šířce 0,0267 AU. Simulace naznačují, že tato mezera je pravděpodobněji důsledkem vloženého měsíce než rezonančních účinků vnějších měsíců.

Vizuální srovnání

Galileo obraz Jupiter je hlavním kruhu.
Voyager 2 obraz Uranu "kroužků.
Dvojice snímků Voyageru 2 prstenů Neptunu .

Viz také

Reference

externí odkazy