Webb ziet het ringensysteem van asteroïde Chariklo
In 2013 ontdekten astronomen met telescopen vanaf de Aarde dat de asteroïde Chariklo een systeem van twee dunne ringen heeft. Dergelijke ringen werden alleen verwacht rond grote planeten zoals Jupiter en Neptunus.
De astronomen namen Chariklo waar toen die voorlangs een ster bewoog waarbij het sterlicht, zoals voorspeld, werd geblokkeerd, Astronomen noemen dit fenomeen een bedekking. Maar tot hun verrassing knipperde de ster twee keer voordat die achter Chariklo verdween en knipperde de ster ook weer twee keer nadat de bedekking was afgelopen. Het knipperen werd veroorzaakt door twee dunne ringen, de eerste ringen ooit ontdekt rond een klein object in het zonnestelsel.
Astronomen van het Institutio de Astrofísica de Andalucia in Granada, Spanje hadden een goedgekeurd “Target of Opportunity”-programma om als onderdeel van Webb’s zonnestelsel “Guaranteed Time Observations” een verduisteringswaarneming te proberen.
Door opmerkelijk veel geluk ontdekten ze dat Chariklo op schema lag om in oktober 2022 een bedekking te doen. Dit was de eerste poging om een sterbedekking met Webb waar te nemen. Er is hard gewerkt aan het identificeren en verfijnen van de voorspellingen voor deze ongewone gebeurtenis.
Op 18 oktober 2022 maakten ze gebruikt van de NIRCam van Webb om de ster Gaia DR3 6873519665992128512 nauwlettend in de gaten te houden en te letten op de veelbetekenende dalingen in helderheid die erop wezen dat er een bedekking had plaatsgevonden.
Deze video toont waarnemingen gemaakt door NASA’s James Webb Space Telescope van een ster (gefixeerd in het midden van de video) terwijl Chariklo ervoor passeert. De video is samengesteld uit individuele waarnemingen met het zicht van Webb’s nabij-infrarood camera-instrument bij een golflengte van 1,5 micron (F150W), verkregen gedurende ongeveer 1 uur op 18 oktober. Zorgvuldige analyse van de helderheid van de ster onthult dat de ringen van het Chariklo-systeem duidelijk werden gedetecteerd. Credits: NASA, ESA, CSA en Nicolás Morales (IAA/CSIC).
De schaduwen geproduceerd door de ringen van Chariklo werden duidelijk gedetecteerd, wat een nieuwe manier demonstreerde om Webb te gebruiken om objecten in het zonnestelsel te verkennen. De sterschaduw als gevolg van Chariklo zelf volgde net buiten het zicht van Webb. Deze appulse ( de technische naam voor een nauwe passage zonder bedekking) was precies zoals voorspeld na de laatste baanmanoeuvre van Webb.
De lichtcurve van de door Webb waargenomen bedekking, een grafiek van de helderheid van een object in de loop van de tijd, onthulde dat de waarnemingen succesvol waren. De ringen werden precies vastgelegd zoals voorspeld. De lichtkrommen van de bedekking zullen interessante nieuwe wetenschap opleveren voor de ringen van Chariklo.
Naarmate de onderzoekers dieper in de gegevens duiken zullen ze onderzoeken of de twee ringen zuiver kunnen worden opgelost. Uitde vormen van de lichtkrommen van de bedekking van de ringen zullen ze ook de dikte van de ringen, de afmetingen en kleuren van de ringdeeltjes en meer kunnen afleiden. Ze hopen inzicht te krijgen in waarom dit kleine object überhaupt ringen heeft. En misschien vinden ze nog nieuwe zwakkere ringen.
De ringen zijn waarschijnlijk samengesteld uit kleine deeltjes waterijs vermengd met donker materiaal, puin van een ijzig object dat in het verleden met Chariklo in botsing is gekomen. Chariklo is te klein en te ver weg voor zelfs Webb om de ringen die gescheiden zijn van de asteroïde zelf rechtstreeks in beeld te brengen. Bedekkingen zijn dus het enige hulpmiddel om de ringen zelf te karakteriseren.
Kort na de verduistering richtte Webb zich opnieuw op Chariklo, dit keer omwaarnemingen te verzamelen van het zonlicht dat werd weerkaatst door Chariklo en zijn ringen. Het spectrum van het systeem toont drie absorptiebanden van waterijs in het Chariklo-systeem.
Waarnemingen vanaf de grond hadden dit ijs al voorspeld en de schitterende kwaliteit van de spectra van Webb onthulde voor het eerst de duidelijke handtekening van kristallijn ijs.
Hoogenergetische deeltjes zorgen ervoor dat kristallijn ijs verandert in amorf ijs dus de waarneming van kristallijn ijs in het Chariklo-systeem geeft aan dat er continue micro-botsingen plaatsvonden die ofwel ongerept materiaal blootleggen of kristallisatieprocessen veroorzaken.
Het grootste deel van het gereflecteerde licht in het spectrum is afkomstig van Chariklo zelf: modellen suggereren dat het waargenomen ringgebied zoals gezien vanaf Webb tijdens deze waarnemingen waarschijnlijk een 1/5de is van het gebied van het object zelf. De hoge gevoeligheid van Webb, in combinatie met gedetailleerde modellen, kan astronomen in staat stellen om de signatuur van het ringmateriaal, dat verschilt van Chariklo, te ontrafelen. Door Chariklo gedurende meerdere jaren met Webb, onder verschillende kijkhoeken, waar te nemen kan men veel meer leren over het systeem.
De succesvolle verduisteringslichtkrommen en spectroscopische waarnemingen van Chariklo door Webb openen de deur naar een nieuwe manier om de komende jaren kleine objecten in het verre zonnestelsel te karakteriseren. Met de hoge gevoeligheid van infraroodmogelijkheden van Webb kunnen wetenschappers gebruikmaken van het unieke wetenschappelijke rendement dat bedekkingen bieden. Bovendien kunnen deze metingen worden verbeterd door gelijktijdig spectra op te nemen. Dergelijke hulpmiddelen zullen een enorme aanwinst zijn voor wetenschappers die verre kleine objecten in ons zonnestelsel bestuderen.
Eerste publicatie: 28 januari 2023
Bron: NASA
