Два кольца: Загадочные объекты на окраине Солнечной системы встревожили учёных

Квавар по размерам примерно вдвое меньше Плутона: 1100 против 2370 километров в диаметре. То есть он примерно такой же, как спутник Плутона Харон. Для сравнения, диаметр Луны — 3474 километра. Находится Квавар в основном далеко за Плутоном, но поскольку орбита у Плутона очень вытянутая, то он регулярно забирается и за пределы орбиты Квавара. Напомним, Плутон разжаловали из планет именно за то, что за Нептуном оказалась целая коллекция небесных тел похожих габаритов.

Занятно, что даже у такой сравнительно крохотной планетки тоже имеется собственная луна: 160-километровый спутник Вейвот, он расположился в 14 с лишним тысячах километров от Квавара. Опять же для сопоставления: от Земли до Луны — в среднем 384 тысячи километров.

Но не так давно выяснилось, что у Квавара не только своя луна в наличии. Замечены возле него некоторые объекты, которые обычно в телескоп не видно. Дело в том, что часто для более подробного рассмотрения астрономы наблюдают небесное тело во время его прохождения перед диском звезды. Самое эффектное и доступное — это, скажем, посмотреть, как Меркурий или Венера следуют по диску Солнца. А когда при наблюдении какой-нибудь далёкой звезды она периодически тускнеет и опять становится ярче, для астрономов это говорит о наличии у этой звезды своей планеты. Или даже нескольких планет. Это называется транзитным методом наблюдения. И точно таким транзитным методом во время прохождения прямо перед какой-то звездой наблюдали Квавар. И оказалось, что помимо спутника — Вейвота — у него есть целых два кольца. Конечно, они не такие потрясающие, как у Сатурна, но всё-таки есть. Кстати, кольца ведь есть в Солнечной системе не только у Сатурна, но вообще у всех газовых гигантов, да и не только у них: учёные разглядели такое же украшение даже у ещё одной карликовой планеты Хаумеа. Это та, которая не шарообразная, а в форме фасолины или мяча для регби.

Конечно, кольца вокруг планет — это само по себе прекрасно и удивительно, но дело не в этом. Дело в том, что у Квавара они находятся там, где их, по всем расчётам, быть никак не может. А почему не может: в астрономии есть такой термин — предел Роша. Это в честь французского учёного Эдуара Роша, который этот предел и рассчитал. Это такая граница, которая разделяет околопланетное пространство на территорию колец и территорию спутников. То есть ближе этого предела Роша должны быть кольца, дальше — спутники. Почему: потому что гравитация планеты по мере приближения к ней какого-нибудь тела в какой-то момент начинает дробить его на мелкие обломки и таким образом может рассыпать его в целое кольцо, которое так и будет потом очень долго кружиться вокруг планеты. А за пределом Роша эта гравитация уже не оказывает такого разрушительного действия, и там подобная россыпь, наоборот, может и должна буквально за несколько десятков лет (максимум за столетие) собраться в единое целое и сформировать хотя бы какой-нибудь Вейвот — в общем, монолитное тело. У каждой планеты этот предел Роша свой, потому что у каждой планеты свои индивидуальные габариты и своя индивидуальная гравитация. К примеру, в этой научной работе сказано, что для Земли предел Роша — около 19 тысяч километров. Значит, ближе этого расстояния естественный спутник существовать не может, он должен рассыпаться в кольцо. И, к счастью, наша Луна от этого опасного предела очень и очень далеко — и, таким образом, правило соблюдено, ситуация понятна. А вот если бы мы на месте Луны, то есть на её же расстоянии, вместо неё наблюдали бы какое-нибудь великолепное кольцо, то астрономы погрузились бы в глубокие размышления: насколько они знают, такое невозможно. Как минимум это кольцо лет за пятьдесят должно обратно сделаться Луной.

Так вот, для Квавара этот предел возможностей находится на расстоянии 1780 километров от центра планетки. То есть в этом радиусе полагается быть кольцам, дальше — извините, аккредитованы только спутники. А что при этом наблюдают по факту: одно кольцо на расстоянии 2500 километров, другое — и вовсе четыре с лишним тысячи километров. Спрашивается, каким образом им удаётся безнаказанно нарушать законы физики и проникать туда, куда им вход воспрещён?

С одной стороны, ещё не совсем понятно, как давно Квавар находится в таком виде. Может быть, эти кольца лет через двадцать рассосутся, точнее, наоборот, слепятся в ещё два Вейвота. Но пока астрономы исходят из того, что наблюдают не кратковременную ситуацию, а некий перманентный феномен — и надо искать ему какое-то объяснение. И единственное, что на сегодняшний день приходит в учёные головы, — это влияние собственно Вейвота. Есть в космосе такое явление: если движение одного спутника планеты по своей орбите каким-то образом "синхронизировано" с движением другого, то это усиливает их взаимное притяжение. А как оно может быть "синхронизировано"? Допустим, один спутник делает оборот вокруг планеты за три дня, а другой за то же самое время успевает делать целых два оборота. Это называется орбитальным резонансом. В данном примере получается орбитальный резонанс 1 к 2. И точно так же можно "синхронизироваться" с вращением самой планеты вокруг собственной оси. Тогда это будет спин-орбитальный резонанс. И это тоже работает в смысле обоюдной гравитации.

И учёные подсчитали, что дальнее кольцо Квавара находится в резонансе с его маленькой луной 6:1, то есть пока спутник делает один оборот, кольцо делает шесть. А с вращением самого Квавара вокруг себя это кольцо "синхронизировано" 1 к 3: один оборот карликовой планеты вокруг оси равен трём оборотам кольца. И ближнее кольцо тоже попадает в некий ритм с Кваваром: 5 к 7. Квавар делает пять оборотов, кольцо за это же время — семь. Поэтому астрономы подозревают, что, может быть, именно это космическое чувство ритма и создаёт такую невероятную ситуацию с кольцами.