Havainto ohi hetkessä
Tutkijat havaitsivat renkaat 3.6.2013, kun Chariklo kulki aivan täsmälleen tähden UCAC4 248-108672 editse. Tällaiset tähdenpeitot, eli okkultaatiot, voivat kertoa paljon kappaleen ympäristöstä ja niiden avulla voidaan esimerkiksi määritää kappaleen kokoa.
Tähden kirkkaus himmeni odotetusti juuri oikealla hetkellä. Kuitenkin näin kävi myös sekä juuri ennen okkultaatiota että sen jälkeen. Tämä hätkäytti ja antoi vinkin siitä, että Chariklolla oli salaisuus.
Sen selvittämiseen tarvittiin seitsemän eri teleskoopin hieman eri kulmasta tekemien havaintojen yhdistämistä. Koko havaintoaineiston saamiseen kului vain 20 sekuntia, mutta tulkintaan meni kuukausia. Tutkijat saivat lopulta selville paitsi Chariklon itsensä yksityiskohtia ja renkaiden olemassaolon, myös renkaiden muodon, leveyden ja asennon.
Alkuperäinen tähdenpeitto näkyi Etelä-Amerikan yötaivaalla ja löytö tehtiin Euroopan eteläisellä observatoriolla Chilessä. Löytö tehtiin runsaan 2 miljardin kilometrin etäisyydeltä.
"Seitsemän ja kolme kilometriä leveät renkaat, välissä kahdeksan kilometrin aukko", kuvailee Martin Dominik St Andrewsin yliopistolta tarkkuutta, joka vaadittiin löytöön. "Sellaisten erottaminen oli mahdollista ainoastaan ottamalla La Sillan teleskoopillamme kymmenen kuvaa sekunnissa. Käytimme nopeaa kameraa, jotta saisimme minimoitua ilmakehässä näkyvän pyörteilyn."
Kamerasysteemiä käytetään pääasiassa pienten eksoplaneettojen etsimiseen mikrolinssi-ilmiön avulla. Mutta se on ilmeisen hyödyllinen myös muissa projekteissa.
Renkaiden asennon selvittyä asia voitiin jopa tarkistaa vanhoista havainnoista. Vuosien 1997 ja 2008 välillä Chariklon oli nimittäin huomattu oudosti himmentyneen, ja taas kirkastuneen vuonna 2013. Renkaat selittivät tämän: Laskujen mukaan niiden reuna osoitti Maata kohti juuri vuonna 2008, ja taso on jälleen alkanut kääntyä meihin päin.
Renkaissa on aimo määrä jäätä. Havainnoista löydettiin vedelle ominaisia spektriviivoja. Ne olivat kadonneet vuonna 2008, ja tulivat jälleen näkyviin 2013. On siis ilmeistä, että viivat tulevat juuri renkaista.
Itse Chariklo on suurin tunnettu "kentauri". Kentaurit on yleisnimitys pienkappaleille, jotka kiertävät jättiläisplaneettojen tienoilla, 5 - 30 kertaa niin kaukana Auringosta kuin Maa. Ne ovat asteroidimaisia, mutta niiden koostumuksen oletetaan olevan pääasiassa jäätä. Niiltä siis löytyy monia komeetoillekin tyypillisiä piirteitä. Chariklon pinnalla oletetaan esiintyvän mm. toliineita ja hiiltä.
Mistä ihmeestä renkaat ovat peräisin?
Tutkijat kuvaavat löytöä sensaatiomaiseksi. Ja sitä se onkin, koska renkaat ovat erittäin harvinainen piirre Aurinkokunnassa. Useista miljoonista kappaleista sellaiset on löydetty ainoastaan neljältä jättiläisplaneetalta, ennen kuin sellaiset äkättiin nyt Chariklolta, joka on hieman eri luokkaa. Sen halkaisija on pyöreästi vaivaiset 1/300 Jupiterista, Neptunuksestakin hieman yli sadasosa.
Löytö tavallaan sekoittaa tunnettua – tai oletettua – fysiikkaa. Tutkijoille on selittämätöntä, kuinka näin pienellä kappaleella voi olla renkaat. Ainakaan niiden ei pitäisi kestää pitkään. Se riippuu siitä kuinka renkaat ovat muodostuneet.
Mahdollisuuksia on monia. Todennäköisimpiä ovat törmäykset, painovoima sekä komeetat.
Kenties Charikloa kiersi pieni kuu, joka hajosi syystä tai toisesta. Ehkä toinen kappale osui siihen, tai ehkä Charikloon osui jotain ja siitä noussut heittele hajoitti kuun. Tai sitten Chariklolla olikin kaksi kuuta, jotka törmäsivät toisiinsa. Ehkä kuu oli pieni ja hauras ja hajosi pyöriessään. Voi olla, että kuun hajoitti emokappaleen painovoima sen tullessa liian lähelle. Tai sitten renkaiden materia on peräisin läheltä kulkeneesta komeetasta. Tai Chariklon itsensä pinnalta. Tai jostain aivan muualta. Ehkä kyse on jostain vielä tuntemattomasta, mutta hyvinkin yleisestä ilmiöstä, ja tämä on vain alkusoittoa asteroidien rengaslöydöille. Tai, ehkäpä renkaat ovat hyvin harvinaisia ja tutkijoille sattui vain hirvittävän hyvä tuuri.
"Tämä on yksi niistä hetkistä jolloin tiedemiehenä olemista rakastaa", Dominik summaa tuntemuksiaan. "Käytät 20 sekuntia teleskooppiaikaa, ja löydät jotain sellaista mitä kukaan ei odottanut! Usein juuri sitä oikeaa 20 sekunnin pätkää joutuu vain odottamaan turhan kauan."
Tutkimus on nimeltään A ring system detected around the Centaur (10199) Chariklo, kirjoittajina F. Braga-Ribas ja kumpp. Se julkaistiin Naturen nettiartikkelina DOI-numerolla 10.1038/nature13155.
