Astronomen vinden tweede ring rond dwergplaneet Quaoar

Er is een tweede ring rond de verre dwergplaneet Quaoar gevonden. Deze ring draagt bij aan het mysterie van hoe deze wereld ringen herbergt in zulke brede banen.

Het internationaal team van astronomen dat eerder dit jaar melding maakte van een ring die onverwachts ver van de verre dwergplaneet 50000 Quaoar draait, is teruggegaan om hun raadselachtige vondst met grotere telescopen te controleren. Hun nieuwe waarnemingen bevestigden het bestaan van de ring – en ze vonden ook een tweede ring dichter bij Quaoar. Deze ring bevindt zich ook nog ver buiten de Roche-limiet, waar de theorie zegt dat ringmateriaal samen zou moeten klonteren in plaats van zich te verspreiden.

De Australische amateurastronomen Jonathan Bradshaw, Renato Langersek en John Broughton ontdekten in 2021 de eerste ring. Ze deden dit door achtergrondsterren te observeren die geblokkeerd of verduisterd waren terwijl Quaoar en het materiaal dat er omheen cirkelde voor hen langs passeerde. Een groep van 59 astronomen deed vervolgwaarnemingen, kijkende naar andere achtergrondsterren die tijdens de bedekkingen verdwenen of knipperden. Hun onderzoek werd in het tijdschrift Nature gepubliceerd.

Een groep van 69 astronomen, onder leiding van Chrystian Luciano Pereira van het Brazil National Observatory gebruikte twee grote telescopen, de Gemini North en de Canada-France-Hawaï Telescope op Mauna Kea, Hawaï en een aantal kleinere telescopen om een nieuwe bedekking waar te nemen die in augustus 2022 plaatsvond. Het zijn de beste gegevens die tot nu toe beschikbaar zijn.

De gegevens bevestigen dat de eerste ring, nu Q1R genoemd, in een baan op 4060 kilometer van Quaoar draait. Het onderzoek toonde ook aan dat de ring een dicht en smal midden heeft van ongeveer 5 kilometer breed, omgeven door een omhulsel van meer verspreid materiaal van ongeveer 60 kilometer breed. De structuur lijkt op die van de F-ring van Saturnus. Het breedste deel van de ring dat tot nu toe is waargenomen, is 300 kilometer. Hoewel individuele bedekkingen slechts één of twee plakjes van de ring tegelijk kunnen waarnemen is de ring waarschijnlijk compleet.

De nieuwe waarnemingen leidden ook tot de ontdekking van een binnenring, Q2R genaamd, die ongeveer 10 kilometer breed is en 2520 kilometer verwijderd is van Quaoar. Net als de buitenste ring ligt de tweede ring buiten de Roche-limiet. Hoewel alleen gezien tijdens een enkele bedekkingsgebeurtenis, en dus nog niet in detail onderzocht, lijken de gebieden die tot nu toe zijn onderzocht meer constant te zijn in breedte en dichtheid. Het laat zien hoe merkwaardig en complex het systeem van Quaoar kan zijn.

Over het algemeen bestaan ringen alleen binnen de Roche-limiet van een object, waar de zwaartekracht van het grotere object mogelijke manen opbreekt. Buiten deze grens zou materiaal echter moeten stollen; met andere woorden, een ring zou ver naar buiten niet stabiel moeten zijn.

Met nu twee ringen om te verklaren, onderzochten de onderzoekers mogelijke resonanties binnen het Quaoar-systeem. Ze ontdekten dat de dwergplaneet in een 1”3 resonantie is met zijn buitenste ring: één baan van de ringdeeltjes tot drie rotaties van Quaoar. De periode van de binnenste ring brengt hem dicht bij een 5:7 resonantie.

De ringen rond twee andere kleine objecten: de asteroïde 10199 Chariklo en de dwergplaneet 136108 Haumea, hebben een 1:3 resonantie zoals Q1R; de ring van geen van beide objecten ligt echter buiten de Roche-limiet. Het is ook mogelijk dat kleine “herders”-maantjes de ringen stabiliseren. Maar een dergelijk maantje is nog niet gevonden.

Volgens wetenschappers die niet bij dit onderzoek zijn betrokken zijn de bevindingen zeer geloofwaardig. Deze tweede ring impliceert dat er iets heel ongebruikelijks aan dit systeem is dat men nog niet begrijpt. Het meest interessante is dat het bestaan van de tweede ring impliceert dat alles wat leidde tot ont ontstaan van de ringen ver van Quaoar geen eenmalige gebeurtenis was.

Eerste publicatie: 8 mei 2023
Bron: Sky & Telescope