حلقات صخرة فضائية صغيرة تتبع حمية غامضة، وعلماء الفلك قلقون قليلاً

لعقود، عمل علماء الفلك تحت افتراض مريح بأن الحلقات هي إكسسوار حصري للكواكب العملاقة - زحل والمشتري في الكون، إن جاز التعبير. ثم في عام 2013، مر جسم صغير مظلم يدور بين زحل وأورانوس أمام نجم وومض مرتين على جانبي الحدث الرئيسي، كاشفاً عن حلقتين ضيقتين حول جسم يبلغ قطره بالكاد 250 كيلومتراً. "كانت مفاجأة"، يقول بابلو سانتوس-سانز، عالم فلك في معهد الفيزياء الفلكية في الأندلس في غرناطة، إسبانيا. منذ ذلك الحين، والسؤال هو مما تتكون هذه الحلقات وكم يمكن أن تدوم. تنبيه: ما زلنا لا نعرف، لكننا الآن أكثر ارتباكاً قليلاً.

في دراسة حديثة، استخدم سانتوس-سانز وزملاؤه تلسكوب جيمس ويب الفضائي لمراقبة نفس الجسم، المعروف الآن باسم شاريكلو، وهو يمر أمام نجم خلفي مرة أخرى. وجدوا أن إحدى حلقاته أصبحت أكثر كثافة والأخرى كادت تختفي. لا نعرف بالضبط السبب. هذا هو المكافئ الفلكي لفحص حسابك المصرفي لتجد رصيداً واحداً مرتفعاً بشكل غامض والآخر منخفضاً بشكل غامض - باستثناء أن البنك هو النظام الشمسي الخارجي ولا أحد سيرد على الهاتف.

التقنية وراء الرصد بسيطة. "نتنبأ بموعد مرور جسم في النظام الشمسي أمام نجم"، قال سانتوس-سانز. يخفت ضوء النجم للحظة، ويكشف شكل هذا الخفوت عن حجم وشكل ومحيط الجسم الذي تسبب فيه. "هذا صعب بشكل خاص للأجسام الصغيرة، وأكثر صعوبة للأجسام الصغيرة البعيدة"، قال. بعبارة أخرى، الأمر مثل محاولة تصوير حبة رمل محددة تمر أمام مصباح شارع بعيد - بينما مصباح الشارع يتحرك أيضاً.

الصعوبة تكمن في أن ظل الهدف على السماء ضئيل للغاية، ومعرفة متى سيعبر نجماً معيناً تتطلب بيانات تحديد موقع دقيقة جداً لكليهما. ومع ذلك، في عام 2013، استخدمنا تلسكوبات أرضية لتمييز حلقتين لشاريكلو، C1R و C2R. كانتا على بعد 390 و405 كيلومترات من مركزه، وبعرض بضعة كيلومترات فقط، وتبعدان حوالي 7 كيلومترات عن بعضهما.

لكن القيام بذلك باستخدام تلسكوب فضائي يجعل محاذاة الأمور أصعب بكثير. يقع تلسكوب جيمس ويب في نقطة لاغرانج L2، ويحتاج المشغلون إلى دفع التلسكوب كل بضعة أسابيع للحفاظ على استقرار مداره. "إنها مهمة صعبة نوعاً ما"، قال سانتوس-سانز. حدد فريقه احتمال حدوث احتجاب لشاريكلو في أغسطس 2022 وأعادوا التنبؤ كل أسبوع. بين التنبؤ الأول وأحد التنبؤات الأخيرة، تحول خط الرؤية المتوقع بحوالي 110 كيلومترات، وهو ما كان كافياً لإبعاده عن الجسم تماماً. لسوء الحظ، يتطلب تلسكوب جيمس ويب تخطيط مثل هذه الأرصاد قبل 14 يوماً على الأقل. لذا فأنت تلتزم أساساً بموعد أعمى مع ظل.

"فعلنا هذا ربما بشكل أعمى بعض الشيء، لأننا لم نكن نعرف بالضبط أين كان خط الرؤية"، قال سانتوس-سانز. "سأحرك أحد أكبر وأفضل التلسكوبات في الفضاء، ولا نعرف إن كنا سنلتقط هذا أم لا." لكن كل شيء نجح. المكافئ الفلكي لرمي سهم من نافذة وإصابة هدف على قطار متحرك.

حدث الاحتجاب في 18 أكتوبر 2022. يُظهر الشكل الهندسي المعاد بناؤه أن خط رؤية تلسكوب جيمس ويب للنجم الخلفي مر على ارتفاع 7.4 كيلومتر فوق سطح شاريكلو، متجاوزاً الجسم لكنه التقط حلقاته.

سجل تلسكوب جيمس ويب الحدث في وقت واحد في نطاقين من الأشعة تحت الحمراء القريبة، عند 1.5 و3.2 ميكرومتر، مما جعله أول مرة يلتقط فيها أحد حلقات جسم صغير في نطاق يتجاوز ثلاثة ميكرومترات - وهو نطاق يجعله الغلاف الجوي للأرض بعيداً عن متناول التلسكوبات الأرضية. لذا هذه نقطة لصالح التلسكوب الفضائي.

ظهرت الحلقة الداخلية بشكل لا لبس فيه، بحواف مفاجئة ومتميزة، لكنها كانت أكثر قتامة بكثير من قبل. بمتوسط حوالي 10 احتجابات أرضية سابقة، كان العتامة الطبيعية لـ C1R (نسبة ضوء النجم الذي تحجبه) عند 0.303. قاسها تلسكوب جيمس ويب عند 0.431. "لم نصدق ذلك في البداية، لذا تصارعنا كثيراً مع البيانات"، قال سانتوس-سانز.