Imamo puno čudnih meseci u Sunčevom sistemu. Imamo tople mesece i hladne mesece. Ima mesec sa tečnošću i mnogo meseci koji su prašnjavi. Jedna planeta ima mesec od oraha, a druga ima mesece od krompira.
Ali od skoro 300 meseci pronađenih do danas, nijedan nije mesec sa prstenom.
Ovo je, zapravo, čudno.
Od osam planeta u Sunčevom sistemu, polovina ima prstenove prašine i leda koji kruže oko ekvatora. Smatra se da je Mars nekada imao prsten. Neke od patuljastih planeta imaju prstenove (mada ponekad astronomi ne mogu da shvate kako). Čak i neki asteroidi imaju prstenove.
To pitanje je počelo da muči astrofizičara Marija Sucerkiju sa Univerziteta Adolfo Ibanjez u Čileu i njegove kolege dok je proučavao pojam prstenastih meseci izvan Sunčevog sistema – nazvanih kronomuni.
„Ako džinovske planete u našem Sunčevom sistemu imaju prstenove, i ako ih kentaurusi (asteroidi izvan Jupiterove orbite) i trans-neptunski objekti takođe imaju, zašto meseci u Sunčevom sistemu nemaju prstenove?“ Sucerkuia je objasnio za ScienceAlert.
„Ovo odsustvo se činilo kontraintuitivnim s obzirom na rasprostranjenost prstenova na drugim mestima, pa smo želeli da istražimo da li možda postoje osnovni dinamički razlozi koji sprečavaju formiranje prstena ili dugoročnu stabilnost oko meseca.
Još uvek nismo otkrili mesec izvan Sunčevog sistema, ali Sucerkija i njegove kolege su 2021. pretpostavili da bi, ukoliko neko ima dovoljno veliki sistem prstenova, mogao da izbriše dovoljno zvezdane svetlosti da postane poznat.
Ali onda im je palo na pamet da nikada nismo videli mesec sa prstenovima – što je otvorilo vrlo realnu mogućnost da oni ne mogu postojati.
Pa, kada ste astronom sa pitanjima i alatima za simulaciju na raspolaganju, postoji samo jedna stvar koju treba da uradite: pravite male modele kosmičkih sistema i proučavate šta se dešava kada ih pokrenete.
Sada, postoji mnogo sirovina od kojih bi se prstenovi mogli formirati oko različitih meseci u Sunčevom sistemu. Neki su prekriveni kraterima; prašina izbačena tokom udara potencijalno bi mogla da formira prsten. Drugi izbacuju paru ili gas. Dakle, nema problema.
Očekujući da bi gravitacioni uticaj Meseca, njegove planete domaćina i verovatno drugih meseci mogao biti previše moćan da bi se prstenovi slegli, istraživači su dizajnirali i sproveli testove koristeći simulacije N-tela.
„Na primer, Enceladus, mesec Saturna sa značajnom geološkom aktivnošću, izbacuje vodenu paru, čestice leda i gasove iz gejzira u svom južnom polarnom regionu. Umesto da formira prsten oko Meseca, ovaj materijal se prenosi u orbitu planete zbog do intenzivne interakcije sa susednim mesecima, hraneći Saturnov E prsten“, objasnio je Sucerkia.
„Drugim rečima, dok meseci stvaraju deo sirovog materijala za prstenove, okolno okruženje obezbeđuje da ga masivnija planeta zadrži, sprečavajući stvaranje prstenova oko samih meseci.“
Do danas, NASA ima 293 meseca u orbiti oko planeta u našem Sunčevom sistemu, od kojih većina prati Jupiter i Saturn. Postoje i meseci koji kruže oko patuljastih planeta, pa čak i oko asteroida.
Sucerkia i njegov tim dizajnirali su svoje simulacije da oponašaju mesece koji se mogu naći oko tela Sunčevog sistema, od Zemlje sa jednim mesecom do većih satelita Juputera i Saturna, tokom milion godina evolucije. Želeli su da prouče stabilnost ovih objekata, njihovo gravitaciono okruženje, moguće sisteme prstenova i kako su se menjali tokom vremena.
A rezultati uopšte nisu bili ono što su istraživači očekivali.
„U početku sam očekivao da će prstenovi biti potpuno nestabilni, što bi direktno odgovorilo na pitanje. Međutim, suprotno našim očekivanjima, otkrili smo da su ove strukture prilično stabilne u mnogim slučajevima“, rekao je Sucerkuia.
„U stvari, ranije smo demonstrirali u ranijem radu da izolovani meseci mogu imati stabilne prstenove, ali nismo očekivali da će meseci u neprijateljskom gravitacionom okruženju, sa mnogim drugim mesecima i planetama koji ometaju njihove prstenove, i dalje održavati stabilnost. Iznenađenje je došlo kada smo shvatili da su ova neprijateljska okruženja, umesto da uništavaju prstenove, zapravo dala veliku lepotu stvarajući strukture poput praznina i talasa, slične onima koje se primećuju u Saturnovim prstenovima.“
Postoje neke karakteristike na mesecima Sunčevog sistema koje ukazuju na postojanje prstenova u prošlosti. Simulacije podržavaju sugestije da bi ostaci pronađeni u orbiti oko Saturnovog meseca Rea mogli da budu poslednji ostaci onoga što je nekada bio sistem punog prstena. A Saturnov mesec Japet ima ekvatorijalni greben koji bi mogao biti ostaci prstena koji je pao na Mesec, baš kao što Saturnovi prstenovi polako padaju u gasni gigant.
Ovi nalazi sugerišu da je razlog zašto ne vidimo mesečeve prstenove u Sunčevom sistemu to što jednostavno nismo bili na pravom mestu u pravo vreme. Pritisak zračenja od Sunca, magnetna polja, unutrašnje grejanje i magnetosferska plazma su doprineli gubitku svih mesečevih prstenova koji su nekada postojali, kažu istraživači.
„Verujem da smo možda imali malo sreće u ovom pogledu, pošto smo počeli da posmatramo Univerzum u periodu kada ove strukture više nisu prisutne. Nakon sprovođenja ove studije, uveren sam da su ovi prstenovi verovatno postojali u prošlosti“, rekao je Sucerkia .
To je neka vrsta slabljenja. Ali vrlo uverljivo. Studije sugerišu da je jedini razlog zašto vidimo Saturnove prstenove taj što smo na pravom mestu u pravo vreme. Vidimo samo pomračenja koja radimo iz istog razloga; Mesec se udaljava od Zemlje i vremenom će biti predaleko da bi potpuno blokirao Sunce.
Istraživači veruju da bi dalje simulacije koje uključuju više parametara, kao što su pritisak zračenja i magnetna polja, mogle da nam pomognu da detaljnije razumemo nedostatak mesečevih prstenova. Takođe, Sucerkija je predložio, trebalo bi da pažljivije proučavamo mesece, tražeći dokaze o prstenovima iz prošlosti, kao što je Japetov greben.
U međuvremenu, on i njegove kolege proširuju potragu, tražeći prstenaste mesece koji bi mogli da kruže oko vanzemaljskih svetova i kruže oko vanzemaljskih zvezda.
„Ne mogu a da se ne zapitam o mitologiji i pričama koje bi mogle nastati od stanovnika drugih svetova gde njihovi meseci imaju prstenove“, rekao je on za ScienceAlert. „Koliko bi naše priče i kultura mogle biti drugačije da je naš Mesec imao prstenove? Mogućnosti su beskrajne.“
Istraživanje je prihvaćeno u Astronomiji i Astrofizici i dostupno je na arXiv-u.
