Kosmisch raadsel

Je kent vast Saturnus wel, de gasreus met zijn mooie ringen. Ook andere uit gas bestaande planeten – zoals Jupiter, Uranus en Neptunus – hebben ringen, maar die zijn veel minder opvallend. Tot voor kort werd gedacht dat alleen gasreuzen ringen hadden. Nu blijkt echter dat ook objecten van een paar kilometer doorsnee een ring van ijs om zich heen kunnen hebben. Kosmologen staan versteld. Hoe kan dat!?

Vorig jaar ontdekten onderzoekers een ringensysteem rond de centaur Chariklo (zie kader hiernaast). In het wetenschappelijk vaktijdschrift Nature schreven ze over hun ontdekking. Ze zagen dat Chariklo voorzien is van twee ringen: de een is ongeveer 7 kilometer breed, de ander 3 kilometer. De diktes van de ringen zijn ook verschillend: de een is 400 meter, de ander 60 meter. De lege ruimte tussen de ringen is ongeveer 9 kilometer. Opvallend aan Chariklo’s ringen is dat ze helderder zijn dan die van Uranus, maar niet zo helder als die van Saturnus. Volgens de onderzoekers bestaan deze ringen voornamelijk uit ijs.

Verrassing

Het is de eerste keer dat astronomen een relatief klein rotsachtig object vinden dat een ringensysteem heeft. Hoofdauteur van het Nature-artikel Felipe Braga-Ribas schrijft:

We zochten niet naar een ring en dachten ook niet dat kleine objecten als Chariklo ringen konden hebben. De ontdekking (…) kwam dus als een complete verrassing.

De vondst was onverwacht omdat Chariklo zo klein is. Daardoor is de zwaartekracht te zwak om de ringen netjes op hun plaats te houden. De ontsnappingssnelheid is door de geringe zwaartekracht ook erg laag.Met ontsnappingssnelheid wordt bedoeld: de minimale snelheid die bereikt moet worden om iets van een hemellichaam los te maken zonder dat het naar het hemellichaam terugvalt. Bij de aarde is dat bijvoorbeeld meer dan 11,2 km/sec (40.000 km/uur). De grootte van het hemellichaam is bepalend voor deze ontsnappingssnelheid (zie hieronder).

Volgens de onderzoekers moet het ringensysteem daarom in een recent verleden zijn ontstaan, anders zouden de ijsdeeltjes allang in de ruimte zijn verdwenen. Wanneer dat precies is geweest, is nog niet te zeggen. Het kan ook zijn dat er een maantje rond Chariklo wordt gevonden. De zwaartekracht van die maan en die van Chariklo zouden dan de ringen bij elkaar kunnen houden. Tot nu toe is echter nog geen spoor van zo’n hypothetische maan gevonden. Tot op de dag van vandaag blijft het dus een raadsel hoe de ringen op hun plaats kunnen blijven.

Vraagtekens

Maar dat is niet het enige raadsel. Onbekend is ook hoe de ringen zijn ontstaan. De onderzoekers denken dat ze het resultaat zijn van een botsing. Een stuk ruimtepuin, afkomstig van buiten het zonnestelsel, sloeg een maan van Chariklo kapot en deze spatte in kleinere brokstukken uiteen. Door de rotatiesnelheid groepeerden die stukken zich en vormden ringen. Het kan ook zijn dat een stuk ruimtepuin Chariklo’s buitenste laag heeft vernietigd en dat de ringen uit die buitenste laag zijn ontstaan. Je kunt er terecht vraagtekens bij plaatsen of dit echt zo is gebeurd. Door Chariklo’s geringe zwaartekracht en ontsnappingssnelheid zou de botsing namelijk met een hele lage snelheid hebben moeten plaatsvinden, anders konden de ringen zich niet vormen. Een andere verklaring is dat Chariklo een ingevangen komeet is. Dat wordt bijvoorbeeld ook gedacht van een andere centaur: Chiron. Men ontdekte dat Chiron materiaal van het oppervlak verloor, zoals ook kometen stof en ijs verliezen. Als dat bij Chariklo eveneens het geval is, kunnen de ringen door een soort komeetachtige activiteit zijn gevormd. Vooralsnog zijn die komeetachtige activiteiten op Chariklo niet ontdekt.

Onverklaard

De onderzoekers noemen nog enkele verklaringen voor het ontstaan van Chariklo’s ringen, maar geen daarvan is sluitend genoeg om het bestaan en ontstaan van de ringen te verklaren. Eén ding staat voor de onderzoekers vast: de ringen zijn erg jong óf ze worden door een onbekende kracht in stand gehouden. Anders waren ze door de geringe ontsnappingssnelheid allang verdwenen.

Dit artikel is met toestemming overgenomen uit Weet Magazine. De volledige bronvermelding luidt: Meerten, J.W. van, 2015, Kosmisch raadsel. Hoe kan een klein hemellichaam ijsringen hebben?Weet 3: 46-47 (PDF).