Dlouhá staletí jsme prstenec planety Saturn považovali za něco naprosto jedinečného. Několik desetiletí jsme měli za to, že prstence se vyskytují jen u velkých planet. Ve Sluneční soustavě jsme je mohli pozorovat krom Saturnu, i u Jupiteru, Uranu a Neptunu. Poté však vědci prstence zaznamenali i u těles podstatně menších. V poslední době se čím dál častěji dozvídáme o prstencích u planetek hlavního pásu. Majitelem prstence je také jedna z pěti trpasličích planet – Haumea. Nejčerstvější objev prstence se týká dalšího objektu za dráhami ledových obrů. Těleso pojmenované Quaoar se nachází ve velmi vzdálené oblasti našeho solárního systému, v tzv. Kuiperově pásu.
Hned po objevu obdržel Quaoar pouze předběžné označení 2002 LM60. V souladu s pravidly Mezinárodní astronomické unie, která stanovují, že transneptunická tělesa mají nést jména božstev spojovaných s mýty o stvoření, byl až následně pojmenován „Quaoar“, což je jméno boha stvořitele pocházející z mytologie indiánského kmene Tongva, který sídlil v okolí dnešního Los Angeles (USA), kde bylo těleso objeveno.
Kuiperův pás je, podle naších současných představ, tvořen značným množstvím zmrzlých těles, obíhajících kolem Slunce až za drahou planety Neptun. Již v polovině minulého století jeho existenci předpověděl nizozemsko-americký astronom Gerard Peter Kuiper (ještě před ním o tělesech na okraji Sluneční soustavy uvažovali také Frederick C. Leonard či Kenneth Edgeworth). V praxi se astronomům začalo dařit tento pás mapovat až na přelomu tisíciletí. Stále však o něm máme jen málo jednoznačných potvrzených informací a známe pouze zlomek objektů, které jej s největší pravděpodobností tvoří.
Quaoar je jedním z největších dnes známých malých těles ve Sluneční soustavě. Těleso bylo objeveno 4. června 2002 astronomy Chadem Trujillem a Michaelem Brownem na fotografiích pořízených na Observatoři Palomar (USA). Oficiálně je sice stále vedeno jako transneptunická planetka s možností, že bude přeřazen mezi trpasličí planety. Problém spočívá v obtížném určení jeho rozměrů. Krátce po objevu byl jeho průměr stanoven na 1260 ± 190 km. Pozdější měření, prováděná i s pomocí snímků pořízených HST, se zdá, že Quaoar by mohl mít velikost 844 km, avšak se značnou nejistotou +207 až – 190 km. Při vzdálenosti od Slunce, kdy se na své eliptické dráze dostává 42krát až 45krát dále od Slunce než Země, se naší nejistotě nelze divit.
Pokud jsou naše současné informace správné, má toto těleso charakteristický kulově symetrický tvar – což je jednou z podmínek, aby mohlo být zařazeno do rodiny trpasličích planet, jejichž nejznámějším představitelem je bývalá planeta Pluto.
Odborníci se domnívají, že povrch Quaoaru je pokrytý četnými krátery, což naznačuje, že tato potenciální trpasličí planeta byla v minulosti často vystavena srážkám s jinými vesmírnými tělesy. Povrch je složen hlavně z ledových materiálů, jako jsou zmrzlá voda a zmrzlý metan.
Studium Quaoaru poskytuje astronomům cenné informace o původu a vývoji Sluneční soustavy. Tělesa v Kuiperově pásu jsou považována za pozůstatky z času formování soustavy a mohou tedy obsahovat důležité stopy po podmínkách, které v té době v rodící se Sluneční soustavě panovaly.
Předpokládaný kulatý tvar dělá z Quaoaru – nyní oficiálně stále „jen“ planetky – silného kandidáta na trpasličí planetu. Pro oficiální zařazení do této třídy však zatím nemáme dostatek přesných informací. V roce 2007 byl u Quaoaru objeven malý měsíc Weywot s průměrem asi 80 km.
- Trpasličí planety je skupina těles ve Sluneční soustavě, do které patří několik největších planetek. Trpasličí planeta je definována jako objekt, který má kulatý tvar, obíhá kolem Slunce, ale na rozdíl od planet se
v blízkém okolí jeho oběžné dráhy vyskytují další planetky. O této okolnosti astronomové říkají, že příslušný objekt „nevyčistil“ pomocí svého gravitačního působení svoji dráhu, není zde „dominantní“ jako skutečné planety. - V současné době je oficiálně jako trpasličí planeta uznáváno pět těles: Ceres, Pluto, Eris, Haumea a Makemake. Další čtyři objekty jsou považovány za trpasličí planety zatím neoficiálně: Quaoar (2002 LM60), Sedna (2003 VB12), Orcus (2004 DW) a Gonggong (2007 OR10).
V únoru letošního roku byl v odborném časopise Nature publikován článek hovořící o objevu prvního prstence planetky Quaoar (Q1R). Jeho odhalení se podařilo mezinárodnímu týmu astronomů pod záštitou projektu Evropské výzkumné rady s názvem Lucky Star. K objevu a prvotnímu prozkoumání přispěla pozorování vykonaná pomocí řady dalekohledů a přístrojů.
Šlo např. o přístroj HiPERCAM, což je extrémně citlivá vysokorychlostní kamera, která je namontována na největším optickém dalekohledu na světě, Gran Telescopio Canarias (GTC), který má průměr primárního zrcadla 10,4 metru a nachází se na ostrově La Palma na Kanárských ostrovech (La Palma).
Pozorování se dále zúčastnil robotický dalekohled ATOM systému HESS (High Energy Stereoscopic System) umístěný v Namibii a vesmírný dalekohled CHEOPS (CHaracterising ExOPlanets Satellite) provozovaný Evropskou kosmickou agenturou (ESA), jehož hlavní role spočívá ve zkoumání exoplanet (planet u jiných hvězd).
Přispělo také několik soukromých observatoří, provozovaných astronomy amatéry v Austrálii. Studie se celkem zúčastnilo 59 odborníků z celého světa.
Prstence Quaoaru, tvořené zřejmě ledem a kamením, jsou příliš malé a slabé, aby byly vidět přímo na snímcích pořízených byť i největšími současnými teleskopy. Místo toho vědci při svých pozorováních využili zákrytů hvězd, k nimž došlo v letech 2018-2021, kdy světlo zakrývané hvězdy v pozadí bylo dočasně odblokováno Quaoarem a jeho prstenci v rámci jeho pohybu po oběžné dráze kolem Slunce.
Celý zákryt trval necelou minutu, neočekávaně mu však předcházely a následovaly menší poklesy intenzity světla, což prozradilo existenci prstence.
Obrázek ukazuje pozorovací data získaná prostřednictvím přístroje HiPERCAM na teleskopu Gran Canarias. Pozorovaný tok představují černé body. Modře vystínované oblasti jsou zvětšeny v odpovídajících spodních panelech a ukazují dva zákryty prstenci planetky. Zdroj: Morgado et al. 2023.
Novější pozorování z dubna 2023 uskutečněná pomocí dalekohledů Gemini North a Canada France-Hawaii Telescope dokonce potvrdila existenci dvou prstenců u planetky Quaoar.
Všechny dříve známé systémy prstenců byly schopny dlouhodobější existence, protože obíhají v blízkosti mateřského tělesa, kde velké slapové síly brání úlomkům materiálu prstence v jejich shlukování a spojování do přirozených satelitů – měsíců. Ve větší vzdálenosti od mateřského tělesa jsou již zpravidla slapové síly natolik slabé, že nezabrání přetvoření prstenců v měsíce, proto tam prstence zpravidla nepozorujeme. To však neplatí pro nově objevené prstence Quaoaru.
To, co dělá nově objevený systém prstenců kolem Quaoaru pozoruhodným, je skutečnost, že vnější prstenec leží více než sedm poloměrů daleko od planetky (cca 4057 km) – což je dvakrát více než poloměr vzdálenosti, kde se nachází tzv. Rocheova mez. To je vnější hranice toho, kde se předpokládalo, že prstencové systémy mohou ještě přežít. Tamní měsíc Weywot přitom obíhá 24 poloměrů daleko.
Vnější prstenec není souvislý a je silně nepravidelný po svém obvodu. Je více neprůhledný a hustší v místě, kde je úzký, a méně tam, kde je širší. Radiální šířka vnějšího prstence se pohybuje od pěti do 300 kilometrů.
Znázornění výsledků sledování zákrytu hvězdy planetkou Quaoar a detekce dvou prstenců Q1R (vnější prstenec) a Q2R (vnitřní prstenec). Červené segmenty odpovídají chybovým úsečkám 1-σ pro konkrétní úkazy. Dráha Q1R je určena z detekcí z let 2018, 2019, 2020 a 2021. Umístění dráhy nového prstence Q2R předpokládá, že tento prstenec je koplanární a soustředný s Q1R. Zelená elipsa představuje očekávanou Rocheovu mez (pro částice o objemové hmotnosti ρ = 0,4 g cm−3). Šipka ukazuje pohyb hvězdy vzhledem ke Quaoaru.
Vnitřní prstenec obíhá Quaoar ve vzdálenosti asi 2520 km, což je asi čtyřapůlnásobek poloměru Quaoaru, s radiální šířkou asi 10 km. Oba prstence jsou přitom „na výšku“ velmi tenké. Typické doby oběhu těles v obou prstencích jsou zřejmě sladěny v tzv. rezonanci s dobou rotace planetky i s dobou oběhu jejího měsíce.
Existenci těchto prstenců tak umožňuje vzájemná vyladěnost pohybu prstenců, rotace planetky a doby oběhu jejího měsíce.
Pro srovnání hlavní prstence kolem Saturnu leží ve vzdálenosti jen zhruba tří planetárních poloměrů.
Letošní objev tak znamená, že teorii tvorby prstenců a mechanismu jejich udržování bude nejspíš nutno přepracovat či případně alespoň doplnit.