如今，詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）的最新观测表明，这些环并不像科学家曾经认为的那样稳定。一项发表在《科学进展》（Science Advances）上、由安达卢西亚天体物理研究所（IAA-CSIC）主导的研究，首次提供了女凯龙星（Chariklo）环系在短短几年内发生变化的证据。
詹姆斯·韦伯望远镜探测到女凯龙星环的变化
关键观测发生在2022年10月18日，当时研究人员利用JWST观测女凯龙星从一颗遥远恒星前方经过。这一事件被称为恒星掩星，使天文学家能够研究那些因太小或太远而无法直接成像的天体。当女凯龙星及其环系从恒星前方穿过时，它们短暂地遮挡了部分星光，产生了可测量的亮度下降。
研究人员将JWST数据与过去十年间收集的早期恒星掩星观测数据进行了比较。比较结果显示，女凯龙星的两个环以不同方式发生了变化。
"通过将JWST观测结果与过去十年间其他恒星掩星观测获得的结果进行比较，我们发现两个环出现了相反的变化：内环的不透明度显著升高，而外环的不透明度则有所降低，"领导该研究的IAA-CSIC研究员巴勃罗·桑托斯-桑斯（Pablo Santos-Sanz）解释道。
换言之，内环现在遮挡的光比以前更多，而外环遮挡的光则更少。这一出乎意料的对比表明，女凯龙星的环是活跃且不断演化的结构，受到的物理过程影响可能比科学家先前认识到的更为复杂。
詹姆斯·韦伯空间望远镜的首次
这次观测也是一个技术里程碑。它标志着首次专门为JWST预测并规划恒星掩星事件，随后利用该空间望远镜成功进行了观测。
完成这项观测需要极高的精度。科学家需要关于女凯龙星轨道、背景恒星位置以及JWST自身在太空中运动的极其精确的信息。
"实现这一点需要极其精确地了解女凯龙星的轨道、恒星的位置——这得益于欧洲航天局（ESA）的盖亚（Gaia）任务——以及JWST自身在L2拉格朗日点周围的轨迹，L2拉格朗日点是位于地球以外约150万公里、背向太阳的太空区域。JWST围绕该区域运行的轨道需要通过位置保持机动进行定期修正，"IAA-CSIC博士后研究员、该研究的合著者于杰尔·基利奇（Yücel Kilic）指出。
对不可见环系的罕见精细观测
当掩星发生时，女凯龙星相对于JWST的运动速度仅为每秒2.5公里。这种异常缓慢的相对运动为研究人员提供了关于环系结构的极其精细的空间信息。
直接摄影并不可行。女凯龙星极其遥远，其环系非常窄，以至于即使是JWST和最大的地面望远镜也无法在图像中分辨它们。恒星掩星提供了一种替代方案，利用遥远恒星作为背光。每当其中一个环穿过恒星时，星光量会短暂减少，使天文学家能够测量环的特性，否则这些特性将一直隐藏。
小型环系可能更具动态性
科学家通常将太阳系小天体周围的环视为相对稳定的结构。女凯龙星现在提供了证据，表明这一假设可能需要重新考虑。
仅仅几年内观察到的变化表明，这类环系可以在惊人的短时间尺度上演化。
"我们的结果迫使我们重新思考它们是如何形成的、如何演化的，以及什么机制维持着它们的稳定性。探测这些变化的能力为理解这些系统的演化，以及可能太阳系中其他环系的演化，打开了一扇新窗口，"桑托斯-桑斯说。
究竟是什么导致了这些明显的变化仍不确定。它们可能代表了女凯龙星环系内的真实演化，可能是不同观测期间使用的滤光片产生的差异，也可能是两者的某种结合。
理解女凯龙星环系的演化
安达卢西亚天体物理研究所（IAA-CSIC）主导了研究的每个主要阶段，包括项目的科学设计、JWST观测的女凯龙星掩星预测、结果数据分析以及相关物理过程的解释。
IAA-CSIC团队还在环系建模和执行统计分析方面发挥了核心作用，该统计分析用于证实观测到的变化是真实的。来自西班牙、巴西、法国、匈牙利和美国的研究人员参与了这项工作。
通过表明女凯龙星看似稳定的环系可以在短短几年内发生变化，这些观测为天文学家提供了一种新方法，以研究小天体周围的环系是如何形成、演化并随时间保持完整的。