What is Chariklo and where is it in the solar system?

Chariklo is a centaur — a small solar system body orbiting between Saturn and Uranus, about 125 kilometres across and the largest known centaur. It takes roughly 63 years to complete one orbit of the Sun.

How were Chariklo's rings discovered?

They were found in June 2013 when telescopes across South America watched Chariklo pass in front of a background star. Instead of one dip in the star's brightness, they recorded five — a central dip for Chariklo itself, and two smaller dips on each side, one for each ring. The discovery was published in Nature in 2014.

Is the change in Chariklo's rings definitely real?

The JWST data shows a measurable difference in ring opacity compared to earlier measurements. Whether this reflects actual changes in ring mass and structure, or partly reflects different observing wavelengths, has not been resolved. The research team presents both possibilities and recommends further JWST occultation observations.

Could Chariklo's rings disappear?

If the changes reflect genuine mass redistribution or loss continuing at a similar rate, the rings could weaken on timescales of centuries to millennia. No prediction of ring lifetime is possible from current data. What the data confirms is that the ring system is not in stable equilibrium.

Are there other known ring systems around small solar system bodies?

Yes. A small number of candidate ring features have been detected around other centaurs and trans-Neptunian objects through stellar occultation. Quaoar was confirmed to host a ring in 2023, and Chiron has shown ring-consistent features in multiple datasets. Chariklo's rings remain the most clearly characterised.

JWST avdekker at Chariklos indre ring tettner mens den ytre blekner

Chariklos indre ring blir tettere. Den ytre ringen falmer. Begge endringene skjer samtidig – og foreløpig vet ingen hvorfor.

Et team av astronomer ledet av Spanias andalusiske institutt for astrofysikk har sammenlignet den første planlagte James Webb-romteleskop-observasjonen av et lite solsystemlegeme med et tiår med bakkebaserte data, og funnet at Chariklos to smale ringer ikke er de statiske strukturene som modellene hadde antatt. Den indre ringen, kjent som C1R, viste et betydelig sterkere signal i 2022 enn i noen tidligere måling. Den ytre ringen, C2R, var målbart svakere. De motsatte endringene ser ut til å skje samtidig, noe ingen eksisterende teori om smålegemers ringdynamikk hadde forutsagt.

Funnets betydning strekker seg utover Chariklo selv. Ringsystemer rundt planeter hadde allerede vist at ringer kan utvikle seg – Saturns F-ring omformes synlig på tidsskalaer på måneder – men ringer rundt smålegemer ble ansett for å være for svakt forstyrret, for gravitasjonsmessig rolige, til å endre seg på menneskelige tidsskalaer. Chariklos ringer har nå vist noe annet.

Slik målte astronomene ringer på bredde med en byblokk

Chariklo er en kentaur: et lite solsystemlegeme omtrent 125 kilometer i diameter hvis bane går mellom Saturn og Uranus, i en avstand fra Jorden som varierer mellom omtrent 13 og 18 astronomiske enheter. Ringene spenner over en bredde på ikke mer enn noen få kilometer hver – langt smalere enn noen struktur et teleskop kan avbilde direkte.

Den eneste måten å måle dem på er gjennom stjerneokkultasjon: å observere Chariklo passere foran en bakgrunnsstjerne og timing de nøyaktige øyeblikkene stjernens lys dukker. Hvert dukk, ett på hver side av Chariklo, markerer en ring. Dybden på dukket koder for opasitet; varigheten koder for ringbredde. Teknikken krever presis kunnskap om både Chariklos posisjon og stjernens, noe Den europeiske romfartsorganisasjonens Gaia-oppdrag nå gir med milliarcsekunders presisjon.

Den 18. oktober 2022 pekte JWST sitt NIRSpec-instrument mot en stjerne i Chariklos forutsagte bane. Dette var den første stjerneokkultasjonen som ble bevisst planlagt og utført med teleskopet – en operasjon som krevde å spore Chariklos bane med nøyaktigheten til ESAs Gaia-katalog og kommandere JWST til å opprettholde sub-arcsekunders peking mens både teleskopet og målet beveget seg. Observasjonen oppnådde romlig oppløsning på Chariklos ringplan på omtrent én kilometer: finere enn noen tidligere måling av en smålegemering fra Jorden.

Teamet sammenlignet deretter denne 2022-JWST-profilen med de beste tilgjengelige bakkebaserte okkultasjonsdataene som spenner over omtrent et tiår, tatt fra observatorier over hele Sør-Amerika, Europa og Afrika.

En ring blir tettere. Den andre falmer. Samtidig.

Chariklos ringer ble først oppdaget i 2013, også gjennom stjerneokkultasjon, av et bakkebasert nettverk i Sør-Amerika. På oppdagelsestidspunktet fremsto de som to smale, distinkte trekk: C1R, den indre og tettere ringen, og C2R, den ytre og mer tynne. Selve eksistensen var en overraskelse – ingen objekt av Chariklos størrelse var kjent for å ha ringer, og opprinnelsen deres forble omdiskutert.

I løpet av det følgende tiåret sporet gjentatte stjerneokkultasjoner systemet, men fant ingenting åpenbart galt. Ringene så ut til å være stabile.

JWST-dataene endret det bildet. Sammenlignet med den bakkebaserte basen hadde C1R blitt mer opak: stjernelys som passerte gjennom den, ble dempet mer enn før. C2R hadde derimot dempet mindre – ringen hadde blitt mer gjennomsiktig, eller kanskje tynnere, eller begge deler. Endringene er motsatte i retning og ser ut til å ha skjedd over samme periode på omtrent ti år.

For skala: endringen i C1Rs optiske dybde er detekterbar mot støygulvet i JWSTs utsøkte fotometri, men den absolutte forskjellen i ringmasse forblir ubestemt. Ingen teleskop kan ennå avgjøre om C1R akkumulerer partikler, komprimerer sitt eksisterende materiale, eller endrer sine kornegenskaper. Forskjellen i signal er reell; dens fysiske årsak er et åpent spørsmål.

Hva modellene forventet – og hvorfor det ikke avgjør

Tre forklaringer er for tiden i spill, og forskerteamet er nøye med å presentere alle tre uten å anbefale noen.

Den første er ekte tidsmessig evolusjon: materiale omfordelt mellom ringene, kanskje drevet av en kollisjonshendelse, en resonans med en av Chariklos måner, eller den langsomme gravitasjonsmessige formingen av kentaurens uregelmessige form. Hvis dette er svaret, er Chariklos ringer demonstrerbart kortlivede på kosmiske tidsskalaer, noe som reiser et vanskeligere spørsmål: hvis ringer rundt smålegemer kommer og går, hvorfor skjedde det at vi fant dem?

Den andre er en observasjonseffekt: de to JWST- og bakkebaserte datasettene brukte litt forskjellige bølgelengdefiltre, og ringenes optiske egenskaper kan variere med bølgelengde. Hvis støvkornene har en bestemt størrelsesfordeling, kan de spre lys forskjellig i JWSTs nær-infrarøde bånd enn i de synlige lysbåndene som ble brukt fra bakken, noe som produserer en tilsynelatende endring som reflekterer kornenes egenskaper snarere enn ringmasse.

Den tredje er en kombinasjon av begge: ekte ringevolusjon overlagret på et bølgelengdeavhengig signal, i proporsjoner som de nåværende dataene ikke kan oppløse.

Artikkelens hovedforfatter, Pablo Santos-Sanz ved det andalusiske instituttet for astrofysikk, bemerker at den fysiske opprinnelsen til endringene forblir ubestemt. Teamet beskriver dette ikke som en svikt i observasjonen – JWST-dataene er den høyeste oppløsningsmålingen av Chariklos ringer som noen gang er oppnådd – men som grensen for hva en enkelt stjerneokkultasjon kan bestemme. Ringbredde, opasitet og sammensetningsegenskaper måtte skilles fra hverandre gjennom en dedikert observasjonskampanje, ideelt med flere JWST-okkultasjoner ved forskjellige bølgelengder over flere år.

Begrensningen betyr noe: de tre forklaringene har svært forskjellige implikasjoner. Hvis ringer rundt smålegemer er genuint forbigående, bør antallet kentaurer som for tiden har uoppdagede ringer være betydelig høyere enn de én eller to som er bekreftet så langt – og undersøkelser ser på feil tidsskala. Hvis det er en bølgelengdeeffekt, er ikke JWST-datasettet det siste ordet om hvorvidt Chariklos ringer faktisk endret seg i det hele tatt.

Hva Chariklos ringer avslører om smålegemers ringsystemer

Før 2013 hadde ingen ringer blitt funnet rundt noe objekt mindre enn en gasskjempe. Chariklos oppdagelse endret bildet: kentaurer, transneptunske objekter, til og med noen asteroider kan ha ringsystemer som er for svake eller for smale til å oppdages unntatt gjennom riktig stjerneokkultasjon. Påfølgende søk har funnet kandidatringstrukturer rundt en håndfull andre smålegemer, men ingen så tydelig oppløst som Chariklos.

Det teoretiske spørsmålet er dannelse. Ringsystemer rundt gasskjemper opprettholdes av gravitasjonen fra nærliggende måner som begrenser partikler til smale bånd og erstatter materiale som erodert av kollisjoner og strålingstrykk. Chariklo har ingen bekreftet stor måne som kan utføre den funksjonen. To scenarier dominerer: ringene ble dannet fra en kollisjon som etterlot rusk i bane, eller de er restene av et tidevannsforstyrret objekt som ble fanget på et tidspunkt i Chariklos historie. Ingen av scenariene kan ennå bekreftes eller utelukkes.

Hvis Chariklos ringer er genuint i utvikling – ikke bare ser ut til å være det på grunn av bølgelengdeforskjeller – kan de være på vei ut. Tidsskalaen ville avhenge av massen involvert. Et ringsystem med beskjeden masse ville forsvinne på tidsskalaer fra tusenvis til millioner av år: lenge etter menneskelige standarder, men i hovedsak øyeblikkelig i solsystemets fem milliarder år lange historie. Det ville gjøre oppdagelsen deres til et heldig uhell.

Vanlige spørsmål om Chariklos ringer

Hva er Chariklo, og hvor er den i solsystemet? Chariklo er en kentaur – en klasse av små solsystemlegemer som går i bane mellom gasskjempene, i dette tilfellet mellom Saturn og Uranus. Med en radius på omtrent 125 kilometer er den den største kjente kentauren. Ved sin nåværende avstand tar den omtrent 63 år å fullføre én bane rundt solen.

Hvordan ble Chariklos ringer oppdaget i utgangspunktet? De ble funnet i juni 2013 da bakkebaserte observatorier over hele Sør-Amerika observerte Chariklo passere foran en bakgrunnsstjerne. I stedet for et enkelt dukk i stjernens lysstyrke, registrerte teleskopene fem dukk – ett hoveddukk da Chariklo selv blokkerte stjernen, og to mindre på hver side, ett for hver ring. Oppdagelsen ble kunngjort i Nature i 2014.

Er endringen i Chariklos ringer definitivt reell? JWST-dataene viser en klar forskjell i ringopasitet sammenlignet med tidligere målinger. Om dette reflekterer faktiske endringer i ringmasse og struktur, eller delvis reflekterer de forskjellige bølgelengdene som JWST og de bakkebaserte teleskopene observerte ved, er ikke bestemt. Artikkelen presenterer begge mulighetene eksplisitt og anbefaler ytterligere JWST-observasjoner for å skille dem.

Kan Chariklos ringer forsvinne? Hvis endringene reflekterer ekte masseomfordeling eller -tap, og hvis prosessen fortsetter i en sammenlignbar hastighet, kan ringene svekkes betydelig på tidsskalaer fra århundrer til årtusener. Ingen prediksjon av ringlevetid er for tiden mulig fra de tilgjengelige dataene. Det de nåværende dataene bekrefter, er at Chariklos ringsystem ikke er låst i en stabil likevekt.

Finnes det andre ringsystemer rundt små solsystemlegemer? Et lite antall kandidatringstrukturer har blitt oppdaget rundt andre transneptunske objekter og kentaurer gjennom stjerneokkultasjon, men Chariklos forblir de mest tydelig karakteriserte. Quaoar, et transneptunsk objekt, ble bekreftet å ha en ring i 2023, og Chiron – en annen kentaur – har vist trekk som er konsistente med ringmateriale i flere okkultasjonsdatasett.

Neste bekreftede steg: forskerteamet har identifisert fremtidige stjerneokkultasjoner av Chariklo som JWST-pekinger kan planlegges for, med minst ett kandidatarrangement i 2027. Observasjoner ved flere nær-infrarøde bølgelengder vil teste om opasitetsforskjellen er avhengig av kornstørrelse, og en multi-epoke-kampanje kan avgjøre om C1Rs tetthet fortsetter å øke eller har stabilisert seg. Svarene vil avgjøre om Chariklos ringer er et øyeblikksbilde av ringdannelse i prosess eller et system i de tidlige stadiene av oppløsning.

Referanse: Santos-Sanz et al., «JWST stellar occultation reveals unexpected changes in Chariklo’s ring system,» Science Advances, 2026. DOI: 10.1126/sciadv.aeh4794

Tagger: JWST, Science Advances, centaur, Chariklo, planetary rings, stellar occultation