„Wenn ein Himmelskörper, beispielsweise ein Asteroid, vor einem Stern vorbeizieht, liefert die kurzzeitige Abschwächung des Sternenlichts Informationen über die Größe, die Form und die Umgebung des verdeckenden Körpers“, – erklären Forscher des Andalusischen Instituts für Astrophysik (IAA-CSIC) in ihrer neuen Studie „ “ (), und fügen hinzu, dass diese Methode bereits zum Nachweis der seltenen Atmosphären von Himmelskörpern ( ) eingesetzt wurde.

Kürzlich wurde dieselbe Methode zur Untersuchung der Ringsysteme der Zentauren Chariklo und Chiron, des Zwergplaneten Haumea sowie des jenseits von Neptun liegenden Quaoar angewendet. Durch die Beobachtung der Verdunkelung der Hintergrundsterne stellten die Astronomen fest, dass diese Objekte von feinen Ringen umgeben sind, von denen man zuvor annahm, dass sie ausschließlich um Riesenplaneten zu finden seien.

Chariklo gehörte zu den ersten dieser kleineren Himmelskörper, bei denen Ringe entdeckt wurden, als ein von der IAA-CSIC geleitetes Team mithilfe einer neuen Technik die von Chariklo geworfenen Schatten untersuchte. Mit einem Durchmesser von etwa 302 Kilometern ist Chariklo das größte Mitglied der als „Kentauren“ bekannten Asteroidenklasse. Er umkreist die Sonne jenseits der Saturnbahn in einer Entfernung von mehr als 3 Milliarden Kilometern.

Der Durchmesser von Chariklo beträgt etwa das 51-Fache des Erddurchmessers, und seine Ringe umkreisen den Mittelpunkt des Himmelskörpers in einer Entfernung von etwa 400 Kilometern. Die Breite der Ringe wird auf 3 bis 7 Kilometer geschätzt. Aus einer solchen Entfernung ist die einzige Möglichkeit zur Beobachtung des Ringsystems die Untersuchung von Sternbedeckungen, d. h. die Beobachtung von Helligkeitsabfällen, wenn der Himmelskörper und die Ringe vor den Sternen im Hintergrund vorbeiziehen.

Bei den Beobachtungen mit dem James-Webb-Teleskop nutzte das Forscherteam die Tatsache, dass sich Chariklo relativ langsam im Verhältnis zum Teleskop bewegte, sodass sie ein Modell des Ringsystems mit sehr guter räumlicher Auflösung erstellen konnten. Obwohl man davon ausgegangen war, dass die Ringsysteme bei diesen kleineren Himmelskörpern relativ stabil sein würden, stellte das Team bei den Beobachtungen überrascht fest, dass sie sich innerhalb weniger Jahre verändert hatten.

„Im Vergleich zu den Daten, die wir im letzten Jahrzehnt bei verschiedenen Sternbedeckungen gewonnen haben, haben wir erhebliche Veränderungen in den beiden Ringen festgestellt: Während der innere Ring eine deutlich höhere Opazität aufweist, ist die Opazität des äußeren Rings geringer geworden“ – erklärte Pablo Santos-Sanz, Forscher am IAA-CSIC und Leiter der Studie, die über die neuen Ergebnisse berichtet.

Das ist ziemlich überraschend – insbesondere für Astronomen, die an viel langsamere astronomische Zeitskalen gewöhnt sind – und deutet darauf hin, dass diese Ringsysteme weitaus dynamischer sein könnten, als bisher angenommen. „Unsere Ergebnisse veranlassen uns dazu, neu zu überdenken, wie diese Systeme entstehen, wie sie sich entwickeln und welche Mechanismen ihre Stabilität aufrechterhalten. Die Tatsache, dass wir diese Veränderungen wahrnehmen können, eröffnet neue Perspektiven für das Verständnis der Entwicklung dieser Systeme – und möglicherweise auch anderer Ringsysteme im Sonnensystem“, fügte Santos-Sanz hinzu.

Darüber hinaus gibt es noch weitere Rätsel. Das Forscherteam ist der Ansicht, dass der innere Ring echte Anzeichen dafür zeigt, dass er undurchsichtiger ist als zuvor, was darauf hindeutet, dass sich mehr Material darin befindet. Der äußere Ring hingegen ist weniger undurchsichtig geworden, was nach Ansicht der Experten daran liegen könnte, dass die Partikel, aus denen der Ring besteht, extrem klein sind. Dadurch werden die Teilchen durch den Strahlendruck des Lichts unter dem Einfluss der relativ schnell gestreut, was den Ring innerhalb kurzer Zeit verzerren kann.

Es ist jedoch ein Rätsel, dass bei der Untersuchung der Ringe keiner von ihnen vollständig zerfallen zu sein scheint, was wiederum darauf hindeutet, dass im Hintergrund ein stabilisierender oder ersetzender Mechanismus wirken muss, so die Experten. Zuvor war die Forschungsgruppe der Ansicht, dass das Ringsystem möglicherweise durch eine Bahnresonanz an seinem Platz gehalten wird, bei der ein Teilchen den Himmelskörper genau einmal während der drei Rotationsperioden von Chariklo umkreist. Diese Resonanz würde jedoch auch eine Wanderung der Ringe nach außen bewirken. Eine andere Forschergruppe schlug hingegen vor, dass die Ringe von einem weiteren „Hirten“-Mond an ihrem Platz gehalten werden, der gleichzeitig auch weiteres Material für das Ringsystem liefern würde. Diese Erklärung steht auch im Einklang mit den neuesten Daten.

Wie so oft sind auch hier weitere Beobachtungen erforderlich, um die Fragen zu beantworten. Vielleicht lassen sich in Zukunft weitere Veränderungen im Ringsystem beobachten, die Aufschluss über dessen Funktionsweise geben. „Die in den Ringen von Chariklo beobachteten unerwarteten Veränderungen deuten auf ein dynamisches Verhalten hin, das bisher völlig verborgen blieb, und liefern noch kein endgültiges physikalisches Bild“, schreiben die Forscher in ihrer Studie.