Haumea i jej pierścień

Fotografia w nagłówku
dr Anna Marciniak
dr Anna Marciniak

 

Z dr Anną Marciniak z Instytutu Obserwatorium Astronomiczne UAM rozmawia Magda Ziółek.

 

Jak doszło do okrycia pierścienia wokół planety, która leży 50 razy dalej od Słońca niż Ziemia, a dla nas widoczna jest jako kropka światła na niebie?

Odkrycie pierścienia wokół Haumei zostało dokonane techniką zakrycia gwiazd przez planetoidy. To jest standardowa technika stosowana w tego typu pomiarach. Planetoidy i obiekty transneptunowe w swoim ruchu na niebie mogą zakrywać inne dalej leżące gwiazdy. Cień, który w ten sposób powstaje na Ziemi ma rozmiary takie, jak obserwowane ciało. Problem w tym wypadku polegał na ustaleniu, gdzie dokładnie padnie cień.  Dzięki kampanii obserwacyjnej, w której uczestniczyły m.in. obserwatoria astronomiczne z Hiszpanii, Niemiec i Węgier mierzona była pozycja Haumei . W ten sposób udało się określić orbitę tej planety, a nie było to takie oczywiste, ponieważ pomiary dodatkowo utrudniała obecność satelity, która poruszała samym ciałem głównym. Ostatecznie udało się ustalić, że cień padnie na Europę Środkową i Południową aż po Włochy.  Z inicjatywy Andaluzyjskiego Instytutu Astrofizycznego i grupy badawczej prowadzonej przez José Luisa Ortiza zorganizowana został kolejna kampania obserwacyjna, w której wzięliśmy udział. Badania prowadzone były w ramach projektu pt. „Małe ciała daleko i blisko” realizowanego ze środków programu Horyzont 2020. 

Czytaj: Astronomowie wygrali. Nie mieli innego wyjścia

 I dopisało Wam szczęście…

Te obserwacje nad podziw się udały. Udało nam się zmierzyć wielkość Haumei. Okazał się, że jest ona kilkaset kilometrów większa niż dotąd sądzono. Na chwile obecną szacuje się, że jej najdłuższa oś ma 2 300 km. Zastanawia też jej kształt.  Haumea jest wydłużona i spłaszczoną planetoidą i to też jest nietypowe, ponieważ powinna osiągnąć figurę równowagi hydrostatycznej, czyli kształt kulisty; z drugiej strony, gdyby wziąć pod uwagę czas obrotu wokół osi (4 godziny), to powinna być jeszcze bardziej wydłużona, niż jest. Zatem jest coś ciekawego w tym ciele, w jego wnętrzu… Może jest zróżnicowane, tak jak Ziemia. Wiemy też, że jest ciemniejsza niż powinna, odbija mniej więcej połowę światła słonecznego, które na nią pada. To oznacza, że nie jest zbudowana tylko z lodu, ale też z różnych skał. Ale wracając do obserwacji, najciekawsze było to, co wydarzyło się tuż przed i tuż po zakryciu, ponieważ w tych momentach gwiazda przygasła. 

I to był sygnał, że wokół może być pierścień?

Tak przyjmujemy, że było to spowodowane przez pierścień krążący w jej płaszczyźnie równika, co też pokrywa się z płaszczyzną największego jej satelity. To odkrycie było o tyle zaskakujące, że jeszcze parę lat temu wydawało się, że tak małe ciała nie mogą mieć własnych pierścieni. Tymczasem Haumea jest trzecim obiektem, wokół którego odkryto pierścień. Może zatem jest to zjawisko powszechne, ale za jak przypuszczamy nietrwałe. Szacuje się np. że pierścień wokół Chariklo należącej do grupy centaurów (ciała 10 razy mniejszego od Haumei) istnieje mniej więcej od 100 lat. Inna sprawa to hipotezy dotyczące powstania pierścienia. Powierzchnia Haumei pokryta jest krystalicznym lodem,  co jest nietypowe, bo w tej temperaturze lód powinien przejść do formy bezpostaciowej. To że jest krystaliczny oznacza, że został świeżo odkryty. A to znowu rodzi przypuszczenia, że coś musiało uderzyć w powierzchnie Haumea i odsłonić świeżą powierzchnię. Być może były to jakieś satelity, które wybiły materie i uformowały pierścień.  

 

Dla mnie zaskakujące jest to, że do wszystkich tych odkryć dochodzi poprzez skomplikowane obliczenia matematyczne. Obserwacje są w tym kontekście zaledwie wstępem do poważnych badań.

Obserwacje astronomiczne mogą prowadzić już miłośnicy astronomii; oczywiście, jeśli tylko mają odpowiednio silny teleskop i kamerę wideo z dokładnym znacznikiem czasu. Wystarczy obserwować daną gwiazdę przynajmniej przez pół godziny i zarejestrować, kiedy ona przygaśnie. Dla dalszych badań ważne jest to, aby takich stacji badawczych było więcej. Wówczas na podstawie zarejestrowanych sygnałów można wyznaczyć kontur planety. Cała reszta to obliczenia. Jeśli znamy rozmiar, potrafimy obliczyć objętość. Obecność satelity pozwala nam ustalić masę. Z tych danych wyliczymy gęstość planety, która dla nas jest celem ostatecznym – ona bowiem pozwala zajrzeć do wnętrza. Bez wysyłania sądy i bez wierceń.

Publikacja w Nature jest pewnym ukoronowaniem badań naukowych. Pani się to udało. Jak do tego doszło?

Na pewno na ten sukces zapracowaliśmy zespołowo. W projekcie pt. „Małe ciała daleko i blisko” współpracujemy razem z naukowcami z Hiszpanii i Niemiec i Węgier. Mój zespół (w składzie: dr Przemysław Bartczak, dr Toni Santana-Ros, mgr Magda Butkiewicz-Bąk i mgr Grzegorz Dudziński) zajmuje się fotometrią, czyli badaniem zmian blasku planetoid. Nasze badania pozwalają określić kształt planety, położenie jej osi, a nawet opisać jej strukturę. Grupa hiszpańska specjalizuje się w technice zakryć. Węgrzy i Niemcy są za to specjalistami w obserwacjach podczerwonych i modelowaniu termofizycznym, polegającym na pomiarach ciepła emitowanego przez ciało niebieskie. Sama publikacja wymagała od nas zaangażowania i dużego nakładu pracy. Powiem tylko, że recenzenci w Nature są bardzo wymagający.   

Rozmowy Wydział Nauk Geograficznych i Geologicznych