Avaruudessa on pikkuplaneetta, jonka rengas uhmaa tähtitieteen ilmiötä – tällainen on mystinen Quaoar

Aurinkokunnan reunalla sijaitsevan Quaoar-kääpiöplaneetan rengas on aiheuttanut ihmetystä tähtitieteilijöille.

Renkaan ei nimittäin pitäisi olla olemassa ollenkaan, mutta se pyörii sitkeästi Quaoarin ympärillä yli seitsemän planeetan säteen etäisyydellä. Juuri etäisyys onkin ihmetys, rengas on paljon kauempana kuin yksikään aiemmin tunnettu rengas, joka on ei-pölymäinen.

Jos rengas noudattaisi tunnettua käsitystä, sen pitäisi tiivistyä Quaoaria kiertäväksi kuuksi. Tähän ilmiöön liittyy niin sanottu Rochen raja, joka pätee aurinkokunnan isoilla jättiläisplaneetoilla, kuten vaikkapa Saturnuksella.

Nyt poikkeavalle renkaalle on olemassa selitys, joka on juuri julkaistu arvostetussa Nature-tiedelehdessä. Oulun yliopiston tähtitieteen professori Heikki Salo kehitti mallin, joka selittää Quaoarin renkaan olemassaolon.

Kääpiöplaneetan renkaista ei ole olemassa kuvaa, koska se on havaittu ainoastaan epäsuorasti sen peittäessä taakse osuvien tähtien valoa.

Tämä kääpiöplaneetta sijaitsee Kuiperin vyöhykkeellä, jossa kiertää myös Pluto, joka alennettiin kääpiöplaneetaksi vuoden 2006 planeettauudistuksessa, sekä muita jäisiä pikkuplaneettoja. Salo pääsi ratkaisun jäljille, kun hän hyödynsi tutkimustietoa jään käyttäytymisestä eri lämpötiloissa.

Kosmiset jääkappaleet ovat kylmässä kimmoisia

Aurinkokunnan reunamilla on sitä kylmempi, mitä kauemmaksi auringosta mennään. Saturnuksessa, joka on 10 kertaa kauempana auringosta kuin Maa, lämpötila on -180 celsiusastetta. Quaoarilla on vielä kylmempää: -200 astetta.

Alun perin Salo tai Oulun yliopisto eivät olleet mukana asiaa pohtineessa kansainvälisessä havainto-ohjelmassa, vaan tutkimusryhmän johto on ollut Pariisissa.

Sattuma toi Salon mukaan, kun ennestään tuttu tutkimusjohtaja esitteli hänelle videopalaverissa havaintojaan ”kerta kaikkiaan ihmeellisestä kohteesta”.

Salolle tuli mieleen, että ulompana aurinkokunnassa olevat kappaleet saattavat käyttäytyä eri tavalla kuin sisemmän aurinkokunnan kappaleet. Heikki Salon ratkaisu Quaoarin renkaan arvoitukseen perustuu jääkappaleiden törmäysten mallintamiseen.

– Muistin, että jo parikymmentä vuotta sitten oli tehty laboratoriokokeita, miten jään kimmoisuus käyttäytyy eri lämpötiloissa. Tiesin, että riittävän kimmoisien jääkappaleiden painovoima ei pystykään liittämään niitä yhteen, kertoo Salo.

Salo sovelsi tietoa jään kimmoisuudesta Quaoarin renkaiden etäisyyteen planeetasta sekä Quaoarin massaan ja muihin ominaisuuksiin. Se toimi. Oulussa tehdyt tietokonesimulaatiot osoittivat, että jääkappaleiden kimmoisuuden kasvu kylmemmässä ympäristössä vaikeuttaa kappaleiden yhteenliittymistä.

– Jos soveltaa maan päällä tehtyjä laboratoriomittauksia jään käyttäytymisestä, ne sallivat tällaisen renkaan, jota ei pitänyt olla olemassa.

Kimmoisuus siis riittää estämään Quaoarin renkaan tiivistymisen kuuksi myös Rochen rajan ulkopuolella, vaikka kappaleet olisivatkin tiheydeltään kiinteää jäätä. Salo kuitenkin korostaa, että hänen mallinsa on todennäköisesti osa mysteerin selitystä, mutta se ei ole välttämättä ainoa malli.

Planeettojen renkaiden tutkimuksella yritetään ymmärtää, miten renkaat ovat muodostuneet ja mitä ne kertovat oman aurinkokuntamme synnystä ja rakenteesta.

Salon mukaan luonnollisin selitys Quaoarin renkaalle on se, että pikkuplaneettaan on törmännyt toinen iso kappale, minkä takia osa planeetasta on iskeytynyt irti. Quaoar on saanut sen seurauksena yhden kuun, osa materiaalista taas on muodostanut renkaan.

Voit keskustella aiheesta 9. helmikuuta klo 23 saakka. Kiinnostavatko kuut sinua?