Наблюдать за некоторыми небольшими небесными телами в Солнечной системе становится все интереснее: к примеру, у карликовой планеты Квавар известны целых два кольца, а недавно возле него заметили еще один, пока неустановленный объект — либо спутник, либо уже третье кольцо.
Собственная система колец оказалась даже у 258-километрового астероида Харикло, который летает между Юпитером и Ураном. По данным от обсерватории «Джеймс Уэбб», за последнее время одно из его колец стало едва заметным, а другое, наоборот, уплотнилось. Кольцо есть также у карликовой планеты Хаумеа. Предполагается его существование и возле астероида Хирона.
По поводу происхождения самого содержимого этих колец в принципе есть вполне достаточное понимание: скорее всего, это результат столкновения небесного тела с другим либо приливного разрушения спутника. Вопрос в том, как из этих обломков сформировались кольца и что их удерживает в таком виде: сами по себе это нестабильные скопления, поэтому камни в зависимости от их расстояния от поверхности должны либо падать, либо собраться воедино и сформировать спутник, либо рассеяться по межпланетному пространству.
В любом случае летающий вокруг столь небольших небесных тел космический щебень может сохраняться, по космическим меркам, очень недолго — максимум несколько тысяч лет. Если бы мы увидели в нашей системе лишь один такой пример, могли бы считать, что нам просто повезло застать столь кратковременное явление. Наличие колец уже как минимум у трех малых тел заставляет усомниться в столь исключительном везении. Ученые подозревают, что на самом деле есть некий механизм, который эти кольца удерживает очень долго.
Первое предположение, которое рождается насчет такого механизма, — наличие «спутников-пастухов», как в кольцах Сатурна. К примеру, его луны Прометей и Пандора «пасут» кольцо F одновременно с двух сторон: один отгоняет часть мелких частиц подальше от планеты, а другой, наоборот, «сметает» их в сторону газового гиганта. Без них этого кольца, скорее всего, давно не было бы.
Проблема в том, что пока таких «пастухов» в кольцах малых тел не обнаруживают. Поэтому приходится искать другой возможный способ формирования и сохранения этих колец. Астрономы из Аргентины недавно высказали интересную идею по этому поводу в своей статье, выложенной на сервере препринтов arXiv.org.
По их версии, так могла сработать неравномерно действующая гравитация этих сравнительно миниатюрных тел: Харикло имеет неправильную форму, Хаумеа похожа на фасолину, а Квавар, хотя в целом округлый, тоже вряд ли представляет собой идеальную сферу. Значит, по мере пролета разбросанных вокруг частиц над поверхностью маленького мира гравитация действует на них то сильнее, то слабее. При этом они все время сталкиваются друг с другом.
Как показало моделирование, со временем все это должно вытягивать орбиты обломков, делать их все более похожими друг на друга, таким образом создавая плотное и узкое скопление — образовывать кольцо. Со временем оно увеличивается в радиусе, то есть становится дальше от центрального тела. По законам физики для сохранения момента импульса в таком случае это центральное тело должно снижать скорость вращения вокруг своей оси: так же, как фигурист на льду кружится медленнее, когда вытягивает вперед руки.
В итоге кольцо должно войти в так называемый орбитально-спиновый резонанс со своим владельцем, а ведь это и наблюдается в реальности на примере всех трех подтвержденных систем «окольцованных» малых тел. В большинстве случаев это резонанс 1/3: пока кольцо делает один полный оборот, родительский объект успевает трижды обернуться вокруг оси.