Halka sistemi - Ring system

Uyduları Prometheus (sağda) ve Pandora yörünge sadece iç ve dış F halkasının içinde Satürn , ama sadece Prometheus olarak işleve düşünülmektedir halka çoban

Bir halka sistemi , bir dönen bir disk ya da halka olduğu astronomik nesne gibi katı malzeme, oluşan toz ve moonlets , ve sık rastlanan bir bileşenidir uydu sistemleri dev gezegen çevresinde. Bir gezegenin etrafındaki halka sistemi, gezegen halka sistemi olarak da bilinir .

En önde gelen ve en ünlü gezegen halkaları Güneş Sistemi'nin olan Satürn çevresinde olanlar , ancak diğer üç dev gezegenler ( Jüpiter , Uranüs ve Neptün ) ayrıca halka sistemleri vardır. Son kanıtlar, halka sistemlerinin küçük gezegenler, aylar ve kahverengi cüceler ve ayrıca Venüs ve Merkür gibi gezegenler arasındaki gezegenler arası boşluklar dahil olmak üzere diğer astronomik nesnelerin çevresinde de bulunabileceğini göstermektedir .

Gezegenlerin halka sistemleri

Satürn'ün etrafında dönen halka , buz ve toz parçalarından oluşur. Satürn'deki küçük karanlık nokta, Satürn'ün uydusu Enceladus'un gölgesidir .

Orada kalın gezegen halkaları (gezegenlerin etrafında halkalar) oluştuğu ileri sürülmüştür o üç yolu vardır: bir malzemeden ata-gezegen diskinde içindeydi Roche sınırı gezegenin ve dolayısıyla a enkazından, uyduları oluşturmak üzere birleşerek olamazdı büyük bir çarpma ile parçalanan ay veya gezegenin Roche limiti içinde geçtiğinde gelgit stresleri tarafından bozulan bir ayın enkazından . Çoğu halkanın kararsız olduğu ve onlarca veya yüz milyonlarca yıl boyunca dağılacağı düşünülüyordu, ancak şimdi Satürn'ün halkalarının Güneş Sistemi'nin ilk günlerine tarihlenen oldukça eski olabileceği görülüyor.

Daha sönük gezegen halkaları, gezegenin etrafında dönen uydularla meteoroid etkilerinin veya Satürn'ün E-halkası durumunda, kriyovolkanik malzemenin püskürmesinin bir sonucu olarak oluşabilir.

Halka parçacıklarının bileşimi değişir; silikat veya buzlu toz olabilirler. Daha büyük kayalar ve kayalar da mevcut olabilir ve 2007'de Satürn'ün halkalarında sadece birkaç yüz metre çapındaki sekiz 'aycıktan' gelen gelgit etkileri tespit edildi. Bir halka parçacığının maksimum boyutu , yapıldığı malzemenin özgül gücü , yoğunluğu ve yüksekliğindeki gelgit kuvveti ile belirlenir. Gelgit kuvveti, halkanın yarıçapı içindeki ortalama yoğunlukla veya gezegenin kütlesinin halkanın küp yarıçapına bölünmesiyle orantılıdır. Ayrıca halkanın yörünge periyodunun karesiyle ters orantılıdır.

Bazen halkalarda " çoban " ayları , halkaların iç veya dış kenarlarına yakın veya halkalardaki boşluklar içinde dönen küçük aylar olabilir. Yerçekimi çoban ayların halkasına bir keskin biçimde tanımlanmış bir kenar sağlamak için hizmet eder; Çoban ayının yörüngesine yaklaşan malzeme ya halkanın gövdesine geri döndürülür, sistemden çıkarılır ya da ayın üzerine toplanır.

Ayrıca Mars'ın uydusu Phobos'un da yaklaşık 50 milyon yıl içinde parçalanıp bir gezegen halkasına dönüşeceği tahmin ediliyor . Bir Mars gününden daha kısa bir yörünge periyoduna sahip düşük yörüngesi, gelgit yavaşlaması nedeniyle bozuluyor .

Jüpiter

Jüpiter'in halka sistemi, 1979'da Voyager 1 sondası tarafından ilk kez gözlemlendiğinde keşfedilen üçüncü sistemdi ve 1990'larda Galileo yörünge aracı tarafından daha kapsamlı bir şekilde gözlemlendi . Dört ana parçası, "halo" olarak bilinen soluk kalın bir simittir; ince, nispeten parlak bir ana halka; ve iki geniş, soluk "dokuma halka". Sistem çoğunlukla tozdan oluşur.

Satürn

Satürn'ün halkaları, Güneş Sistemi'ndeki herhangi bir gezegenin en kapsamlı halka sistemidir ve bu nedenle, oldukça uzun bir süredir var oldukları bilinmektedir. Galileo Galilei onları ilk olarak 1610'da gözlemledi, ancak Christiaan Huygens 1655'te bunu yapana kadar Satürn'ün etrafındaki bir disk olarak doğru bir şekilde tanımlanmadılar . Halkalar, birçok kişinin düşündüğü gibi bir dizi küçük bukle değil, daha çok değişen yoğunluğa sahip bir disktir. Çoğunlukla su buzu ve eser miktarda kayadan oluşurlar ve parçacıkların boyutları mikrometreden metreye kadar değişir.

Uranüs

Uranüs'ün halka sistemi, Satürn'ün geniş sisteminin karmaşıklık düzeyi ile Jüpiter ve Neptün çevresindeki daha basit sistemler arasında yer alır. 1977'de James L. Elliot , Edward W. Dunham ve Jessica Mink tarafından keşfedildiler . O zamandan 2005 yılına kadar, Voyager 2 ve Hubble Uzay Teleskobu tarafından yapılan gözlemler , çoğu opak ve sadece birkaç kilometre genişliğinde olan toplam 13 farklı halkanın tanımlanmasına yol açtı. Karanlıktırlar ve muhtemelen su buzu ve radyasyonla işlenmiş bazı organik maddelerden oluşurlar . Toz göreceli eksikliği nedeniyle aerodinamik sürükleme genişletilmiş gelen exosphere - korona Uranüs.

Neptün

Neptün çevresindeki sistem, en yoğun olduklarında Satürn'ün halkalarının düşük yoğunluklu bölgeleriyle karşılaştırılabilir olan beş ana halkadan oluşur. Ancak, soluk ve tozludurlar, yapı olarak Jüpiter'inkine çok daha benzerler. Halkaları oluşturan çok koyu renkli madde muhtemelen Uranüs'ün halkalarında olduğu gibi radyasyonla işlenmiş organik maddelerdir . Halkaların yüzde 20 ila 70'i toz , nispeten yüksek bir oran. Halkaların ipuçları, 1989'da Voyager 2 tarafından kesin olarak keşfedilmelerinden on yıllar önce görüldü .

Küçük gezegenlerin ve uyduların halka sistemleri

Mart 2008'deki raporlar, Satürn'ün uydusu Rhea'nın kendi ince halka sistemine sahip olabileceğini öne sürdü , bu da onu bir halka sistemine sahip olduğu bilinen tek uydu yapacaktı. 2010 yılında yayınlanan daha sonraki bir çalışma, Rhea'nın Cassini uzay aracı tarafından görüntülenmesinin , halkaların tahmin edilen özellikleriyle tutarsız olduğunu ortaya koydu ve halka hipotezine yol açan manyetik etkilerden başka bir mekanizmanın sorumlu olduğunu düşündürdü.

Bazı gökbilimciler tarafından Plüton'un bir halka sistemine sahip olabileceği teorize edilmişti . Ancak, bu olasılık, böyle bir halka sistemi tespit edecek olan Yeni Ufuklar tarafından dışlandı .

Chariklo

Bir centaur olan 10199 Chariklo ,halkaları olduğu keşfedilen ilk küçük gezegendi. Belki de bir enkaz zincirinin yörüngesinde dönmesine neden olan bir çarpışma nedeniyle iki halkası vardır. Halkalar, gökbilimciler Chariklo'nun 3 Haziran 2013'te Güney Amerika'daki yedi yerden UCAC4 248-108672 yıldızının önünden geçtiğini gözlemlediğinde keşfedildi. İzlerken, yıldızın görünür parlaklığında örtülmeden hemen önce ve sonra iki düşüş gördüler. Bu olay birden fazla yerde gözlemlendiğinden, parlaklıktaki düşüşün aslında halkalardan kaynaklandığı sonucu, oybirliğiyle önde gelen hipotezdir. Gözlemler, Ay'ın Dünya'ya olduğundan yaklaşık 1000 kat daha yakın olan 19 kilometrelik (12 mil) genişliğinde bir halka sisteminin muhtemel olduğunu ortaya çıkardı. Ek olarak, gökbilimciler halka enkazının ortasında yörüngede dönen bir ay olabileceğinden şüpheleniyorlar. Gökbilimcilerin şüphelendiği gibi bu halkalar bir çarpışmanın artıklarıysa, bu, uyduların (Ay gibi) daha küçük malzeme parçalarının çarpışmaları yoluyla oluştuğu fikrini besleyecektir. Chariklo'nun halkaları resmi olarak adlandırılmadı, ancak kaşifler onlara Brezilya'nın kuzey ve güney uçlarına yakın iki nehirden sonra Oiapoque ve Chui adını verdiler.

Kiron

İkinci bir centaur olan 2060 Chiron'un da bir çift yüzüğü olduğundan şüpheleniliyor. Başlangıçta Chiron'un kuyruklu yıldız benzeri aktivitesiyle ilişkili jetlerden kaynaklandığı şeklinde yorumlanan yıldız örtülmesi verilerine dayanarak, halkaların yarıçapının 324 (± 10) km olduğu öne sürülmektedir. Farklı bakış açılarında değişen görünümleri, Chiron'un parlaklığının zaman içindeki uzun vadeli değişimini açıklayabilir.

Halka sistemleri, dev bir gezegenle yakın bir karşılaşmada ( Roche sınırının 0,4 ila 0,8 katı arasında) gelgit olarak bozulduklarında , centaurların etrafında oluşabilir . (Tanım olarak, bir centaur, yörüngesi bir veya daha fazla dev gezegenin yörünge(ler)ini kesen küçük bir gezegendir.) Dev bir gezegene 3−6 km/s'lik bir başlangıç nispi hızıyla yaklaşan farklılaşmış bir cisim için , bir başlangıç rotasyonu ile 8 saatlik periyotta, sentor kütlesinin %0,1-10'u kadar bir halka kütlesi tahmin ediliyor. Farklılaşmamış bir cisimden halka oluşumu daha az olasıdır. Halkalar, çoğunlukla veya tamamen ana gövdenin buzlu mantosundan gelen malzemeden oluşacaktır. Oluştuktan sonra, halka yanal olarak yayılacak ve centaur'un Roche Limitinin ötesine yayılan herhangi bir kısmından uydu oluşumuna yol açacaktır. Uydular ayrıca doğrudan bozulan buzlu mantodan da oluşabilir. Bu oluşum mekanizması, centaurların kabaca %10'unun dev gezegenlerle potansiyel olarak halka oluşturan karşılaşmalar yaşayacağını tahmin ediyor.

Haumea

Çevresinde bir halka Haumea , bir cüce gezegen ve rezonant Kuiper kuşak elemanı , bu ilk hale Ocak 2017, 21 gözlenen bir yıldız occultation ile ortaya çıktı , trans-Neptüniyen bir amacı bir halka sistemi olduğu bulunmuştur. Halka yaklaşık 2.287 km yarıçapa, ≈70 km genişliğe ve 0.5 opaklığa sahiptir. Haumea ekvator ve daha büyük bir dış ayın yörüngesi halka düzlemi çakışmaktadır Hi'iaka (≈25,657 km yarı büyük eksene sahiptir). Halka, 2,285 ± 8 km yarıçapında bulunan Haumea'nın dönüşü ile 3:1 rezonansa yakındır . Haumea küresel olsaydı yaklaşık 4.400 km'lik bir yarıçapta yer alacak olan Haumea'nın Roche limiti içindedir (küresel olmama sınırı daha da zorlar).

Dış gezegenlerin etrafındaki halkalar

Güneş Sistemi'nin tüm dev gezegenlerinin halkaları olduğundan, halkalı ötegezegenlerin varlığı akla yatkındır. Satürn'ün halkalarında baskın olan buz parçacıkları, yalnızca don çizgisinin ötesindeki gezegenlerin çevresinde var olabilse de , bu çizgi içinde kayalık malzemeden oluşan halkalar uzun vadede kararlı olabilir. Bu tür halka sistemleri, opaklıkları yeterliyse, merkezi yıldızın ışığının ek olarak azaltılmasıyla geçiş yöntemiyle gözlemlenen gezegenler için tespit edilebilir . 2020 itibariyle bu yöntemle HIP 41378 f civarında bir aday ekstrasolar halka sistemi bulunmuştur .

Fomalhaut b , 2008'de tespit edildiğinde büyük ve belirsiz bir şekilde tanımlandı. Bunun ya yıldızın toz diskinden çekilen bir toz bulutundan ya da olası bir halka sisteminden kaynaklandığı varsayıldı, ancak 2020'de Fomalhaut b'nin kendisi belirlendi. büyük olasılıkla bir gezegenden ziyade asteroitlerin çarpışmasından kaynaklanan genişleyen bir enkaz bulutu. Benzer şekilde, Proksima'nın centauri C , yaklaşık 5 bir halka sistemine bağlı olabilir 7 toprak kitlelerin düşük kütle için beklenenden çok daha parlak olduğu gözlenmiştir R _J .

1SWASP J140747.93-394542.6 yıldızının 2007 yılında 56 gün boyunca gözlenen bir dizi örtülmesi , "J1407b" olarak adlandırılan (doğrudan gözlemlenmeyen) bir yıldız altı yoldaşının bir halka sisteminin geçişi olarak yorumlandı . Bu halka sistemine yaklaşık 90 milyon km'lik bir yarıçap atfedilir (Satürn'ün halkalarının yaklaşık 200 katı). Basın bültenlerinde "süper Satürn" terimi kullanıldı. Bununla birlikte, bu yıldız sisteminin yaşı sadece yaklaşık 16 milyon yıldır, bu da bu yapının, eğer gerçekse, evrimleşmiş bir gezegen sistemindeki kararlı bir halka sisteminden ziyade daha büyük olasılıkla gezegeni çevreleyen bir disk olduğunu düşündürmektedir . Halkanın 0,4 AU radyal mesafede 0,0267 AU genişliğinde bir boşluğa sahip olduğu gözlemlendi. Simülasyonlar, bu boşluğun, bir dış uydunun/ayların rezonans etkilerinden çok gömülü bir ayın sonucu olduğunu göstermektedir.