几十年来，天文学家一直认为只有巨行星才拥有光环。这一认知在2013年发生了改变，当时一颗在土星和天王星轨道之间运行的微小暗淡天体从一颗恒星前方掠过，并在主事件两侧闪烁了两次，在一个直径仅250公里的物体周围显现出两个狭窄的光环。

“这是一个惊喜，”西班牙格拉纳达安达卢西亚天体物理研究所的天文学家巴勃罗·桑托斯-桑斯（Pablo Santos-Sanz）说。从那时起，问题就变成了这些光环是由什么组成的以及它们能维持多久。

在最近的一项研究中，桑托斯-桑斯和他的同事使用詹姆斯·韦伯空间望远镜再次观察了这个被称为查里克洛的天体从背景恒星前方掠过的过程。他们发现其中一个光环变密了，而另一个几乎消失了。我们还不知道具体原因。

观测背后的技术很简单。“我们预测太阳系天体何时会从恒星前方掠过，”桑托斯-桑斯说。星光会暗淡片刻，这种光度下降的形状揭示了引起它的物体的大小、形状和周围环境。

“这对于小天体而言尤其具有挑战性，对于遥远的小天体则更具挑战性，”他说。困难在于目标在天空中的轮廓极其微小，要知道它何时会穿过某颗特定的恒星，需要两者的精确定位数据。

尽管如此，在2013年，我们利用地面望远镜辨认出了查里克洛的两个光环C1R和C2R。它们距离其中心分别为390公里和405公里，宽仅几公里，相距约7公里。

然而，使用太空望远镜来完成这项工作使对准变得相当困难。JWST位于L2拉格朗日点，控制人员需要每几周微调一次望远镜以保持其轨道稳定。“这是一项相当棘手的任务，”桑托斯-桑斯说。

他的团队确定了2022年8月可能发生的一次查里克洛掩星事件，并每周重新进行预测。在第一次预测和最后一次预测之间，预计的视线偏移了约110公里，这足以使其完全偏离该天体。

不幸的是，JWST要求此类观测必须至少提前14天进行规划。“我们这样做可能有点盲目，因为我们并不确切知道视线在哪里，”桑托斯-桑斯说。“我要移动太空中最大、最好的望远镜之一，而我们不知道最终是否能捕捉到这一点。”

但一切都顺利完成了。掩星发生在2022年10月18日。重建的几何结构显示，JWST对背景恒星的视线在查里克洛表面上方7.4公里处擦过，错过了该天体，但捕捉到了它的光环。

JWST在1.5微米和3.2微米两个近红外波段同时记录了这一事件，这是人类首次在3微米以上的波段捕捉到小天体的光环——这一范围是地球大气层让地面望远镜望尘莫及的。

内环清晰可见，边缘陡峭分明，但它比以前暗得多。根据大约10次先前的地面掩星观测计算，C1R的正常不透明度（它阻挡的星光比例）为0.303。JWST测量结果为0.431。

“我们一开始不相信，所以我们在数据上进行了很多争论，”桑托斯-桑斯说。最直接的解释是几何形状。光环并不总是均匀的，JWST可能只是穿过了一个更密集的星团。

为了排除这种假设，该团队建立了一个块状光环模型并运行了1000万次模拟掩星。单次测量中，复制出像JWST记录的那么高的不透明度，在1.5微米波段的几率约为千分之一，在3.2微米波段约为10万分之4。

望远镜两次捕捉到了光环——进出时各一次，这使得概率比这还要低。桑托斯-桑斯得出结论，内环极有可能变厚了。

与此同时，外环则正好相反。C2R在1.5微米波段几乎没有记录，在3.2微米波段根本没有出现，尽管望远镜在同一瞬间在两个波段记录了光环的同一段。

“一开始我们甚至在光变曲线中都没有看到外环，”桑托斯-桑斯说。“我们不得不使用模型。它真的几乎不可见，所以我们说，‘这里发生了什么？’”

该团队提出了两种可能的解释。第一种是JWST在几乎没有记录过掩星的波长下观察，只是看到了在红外线中以不同方式散射光的颗粒。

另一种是光环确实发生了物理变化。桑托斯-桑斯认为辐射传输模型指向后者。较旧的可见光观测结果与冰和硅酸盐的混合物一致，但一旦加入JWST的数据点，任何材料和颗粒大小的组合都无法解释望远镜所看到的情况。

“我们正在目睹光环随时间发生的真正演变，”桑托斯-桑斯说。“当然，这并不是百分之百确定，但对我来说这是首选的解释。”

更重要的是，这种演变很可能不仅仅是褪色的外环物质向内迁移到内环。以等效宽度衡量，内环增加的量大约是外环失去的量的10倍。

“我们不知道多余的物质从哪里来，但有一些假设，”桑托斯-桑斯说。桑托斯-桑斯解释说，主要的解释是外环轨道上有一个很小的牧羊犬卫星。

这样一个物体应该可以解释光环的稳定性和它们的锋利边缘，还可以脱落补充C1R的碎片。“如果这颗卫星存在的话，它尚未被探测到，”桑托斯-桑斯说。

基于JWST数据的计算机模型也暗示了这两个光环的成分。不过，桑托斯-桑斯明确表示，这部分工作尚未完成。

“我们在这个模型之后的感悟是，内环应该由比外环更大的颗粒组成。我们认为外环更多尘埃，”他说。“但这还在进行中。我不能确切地说，嗯，这个是尘埃，那个不是。”

该团队认为，最好的测试将是再次捕捉查里克洛掩星，这次使用可见光，这将把真正的变化与波长效应区分开来。

“我们正在寻找新的掩星，”桑托斯-桑斯说。他解释说，了解小天体周围的光环如何随时间演变非常重要，因为查里克洛并不是唯一拥有光环的天体。

目前已知查里克洛同类中的另一个天体（名为Chiron）、矮行星妊神星以及海外天体创神星（Quaoar）也拥有光环。众所周知，巨行星的光环会在数月和数年内发生变化；土星的D环已经明显缩小，海王星的亚当斯弧也在重新排列。

现在小天体似乎也在这样做。“我认为这项工作只是拼图的一部分，”桑托斯-桑斯说，“但这可能是研究小天体和巨行星周围光环更广泛研究的重要线索。”

桑托斯-桑斯的研究发表在《科学进展》杂志上。