<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE root>
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/" article-type="research-article" dtd-version="1.2" xml:lang="en"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">Astronomy Reports</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="en">Astronomy Reports</journal-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Астрономический журнал</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn publication-format="print">0004-6299</issn><issn publication-format="electronic">3034-5170</issn><publisher><publisher-name xml:lang="en">The Russian Academy of Sciences</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="publisher-id">647692</article-id><article-id pub-id-type="doi">10.31857/S0004629924070081</article-id><article-id pub-id-type="edn">IUCHTI</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en"><subject>Articles</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru"><subject>СТАТЬИ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="article-type"><subject>Research Article</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title xml:lang="en">Secular evolution and stability of rings around rotationally asymmetrical bodies. Revisiting the problem</article-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Вековая эволюция и стабильность колец вокруг ротационно несимметричных тел. Пересмотр проблемы</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author"><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Kondratyev</surname><given-names>B. P.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Кондратьев</surname><given-names>Б. П.</given-names></name></name-alternatives><address><country country="RU">Russian Federation</country></address><bio xml:lang="en"><p>Faculty of Physics</p></bio><bio xml:lang="ru"><p>Физический факультет</p></bio><email>work@boris-kondratyev.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"/><xref ref-type="aff" rid="aff2"/><xref ref-type="aff" rid="aff3"/></contrib><contrib contrib-type="author"><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Kornoukhov</surname><given-names>V. S.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Корноухов</surname><given-names>В. С.</given-names></name></name-alternatives><address><country country="RU">Russian Federation</country></address><bio xml:lang="en"><p>Faculty of Physics</p></bio><bio xml:lang="ru"><p>Физический факультет</p></bio><email>work@boris-kondratyev.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"/><xref ref-type="aff" rid="aff4"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff1"><aff><institution xml:lang="en">Moscow State University</institution></aff><aff><institution xml:lang="ru">Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова</institution></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff2"><aff><institution xml:lang="en">Sternberg Astronomical Institute, Moscow State University</institution></aff><aff><institution xml:lang="ru">Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова</institution></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff3"><aff><institution xml:lang="en">Central (Pulkovo) Astronomical Observatory, Russian Academy of Sciences</institution></aff><aff><institution xml:lang="ru">Главная (Пулковская) Астрономическая обсерватория РАН</institution></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff4"><aff><institution xml:lang="en">Sternberg Astronomical Institute, Moscow State University</institution></aff><aff><institution xml:lang="ru">Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносов</institution></aff></aff-alternatives><pub-date date-type="pub" iso-8601-date="2024-07-15" publication-format="electronic"><day>15</day><month>07</month><year>2024</year></pub-date><volume>101</volume><issue>7</issue><issue-title xml:lang="ru"/><fpage>660</fpage><lpage>671</lpage><history><date date-type="received" iso-8601-date="2025-01-28"><day>28</day><month>01</month><year>2025</year></date></history><permissions><copyright-statement xml:lang="en">Copyright ©; 2024, The Russian Academy of Sciences</copyright-statement><copyright-statement xml:lang="ru">Copyright ©; 2024, Российская академия наук</copyright-statement><copyright-year>2024</copyright-year><copyright-holder xml:lang="en">The Russian Academy of Sciences</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="ru">Российская академия наук</copyright-holder></permissions><self-uri xlink:href="https://journals.eco-vector.com/0004-6299/article/view/647692">https://journals.eco-vector.com/0004-6299/article/view/647692</self-uri><abstract xml:lang="en"><p>A method has been developed for studying the secular evolution and stabilization of the shape of rings in small celestial bodies that do not have shepherd satellites. A model of a compound ring consisting of two close, generally non-coplanar elliptical Gaussian rings has been constructed. The self-gravitation of the ring is taken into account through the mutual gravitational energy of the boundary rings. The function is presented as a series with an accuracy of up to the 4th power of small eccentricities and mutual inclination of the rings. The secular evolution of a compound ring is described by differential equations in special (collective) variables. For rings without a central body (problem 1), a closed system of 8 differential equations is obtained using the mutual energy function. The evolution of rings in the azimuthally averaged potential of a rotating triaxial body is also studied (problem 2); a second system of eight differential equations is derived for it. In both problems, in addition to the general case, two particular ones are considered: i) the case of coplanar elliptical rings, and ii) the case of circular rings with a tilt. The theory is applied to study the recently discovered ring of the dwarf planet Haumea. It is shown that without taking into account self-gravity, the nodal precession time of the Haumea ring is equal to but taking into account the self-gravity of the ring can reduce this period. It is established that self-gravity does indeed contribute to the preservation of the ring shape without invoking the hypothesis of shepherd satellites. Criteria for the preservation of the ring shape are obtained, which made it possible to estimate the interval for the ratio of the ring mass to the mass of Haumea. Taking into account the optical thickness of the ring, it is shown that the Haumea ring with a mass can consist of ice particles of size <math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>d</mi><mn>0</mn></msub><mo>≈</mo><mn>0</mn><mo>.</mo><mn>7</mn><mo>÷</mo><mn>1</mn></math> m.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="ru"><p>Разработан метод исследования вековой эволюции и сохранения формы колец у малых небесных тел, не имеющих спутников-пастухов. Построена модель составного кольца, состоящая из двух близких, в общем случае некомпланарных эллиптических колечек Гаусса. Самогравитация кольца учитывается через взаимную гравитационную энергию <italic>W</italic><sub>mut</sub> граничных колечек. Функция <italic>W</italic><sub>mut</sub> представлена в виде ряда с точностью до 4-й степени малых эксцентриситетов и взаимного наклона колечек. Вековая эволюция составного кольца описывается дифференциальными уравнениями в специальных (коллективных) переменных. Для колец без центрального тела (задача 1) с помощью функции взаимной энергии получена замкнутая система из 8 дифференциальных уравнений. Изучается также эволюция колец в азимутально усредненном потенциале вращающегося трехосного тела (задача 2); для нее выводится вторая система из восьми дифференциальных уравнений. В обеих задачах, кроме общего случая, рассматриваются две частные: i) случай компланарных эллиптических колец и ii) случай круглых колец с наклоном. Теория применяется для изучения недавно открытого кольца карликовой планеты Хаумеа. Показано, что без учета самогравитации время нодальной прецессии кольца Хаумеа равно <math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>T</mi><mi>Ω</mi></msub><mo>=</mo><mn>12</mn><mo>/</mo><mn>9</mn><mo>±</mo><mn>0</mn><mo>.</mo><mn>7</mn><mi>d</mi></math>, но учет самогравитации кольца может уменьшить этот период. Установлено, что самогравитация действительно способствует сохранению формы кольца без привлечения гипотезы о спутниках-пастухах. Получены критерии сохранения формы колец, позволившие оценить интервал для отношения массы кольца к массе Хаумеа <math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msup><mn>10</mn><mrow><mo>-</mo><mn>4</mn></mrow></msup><mo>&lt;</mo><mi>m</mi><mo>/</mo><mi>M</mi><mo>&lt;</mo><msup><mn>10</mn><mrow><mo>-</mo><mn>3</mn></mrow></msup></math>. С учетом оптической толщины кольца <math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mi>τ</mi><mo>≈</mo><mn>0</mn><mo>.</mo><mn>5</mn></math> показано, что кольцо Хаумеа массой <math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mi>m</mi><mo>/</mo><mi>M</mi><mo>≈</mo><mn>1</mn><mo>÷</mo><mn>2</mn><mo>·</mo><msup><mn>10</mn><mrow><mo>-</mo><mn>4</mn></mrow></msup></math> может состоять из ледяных частиц размером <math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><msub><mi>d</mi><mn>0</mn></msub><mo>≈</mo><mn>0</mn><mo>.</mo><mn>7</mn><mo>÷</mo><mn>1</mn></math> м.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="en"><kwd>non-planetary rings and their stability</kwd><kwd>self-gravity of rings</kwd><kwd>Gaussian rings and their mutual energy</kwd><kwd>azimuthally averaged potential of the central body</kwd><kwd>equations of secular evolution of rings</kwd><kwd>dwarf planet Haumea</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>кольца непланетного типа и их стабильность</kwd><kwd>самогравитация колец</kwd><kwd>кольца Гаусса и их взаимная энергия</kwd><kwd>усредненный по азимуту потенциал центрального тела</kwd><kwd>уравнения вековой эволюции колец</kwd><kwd>карликовая планета Хаумеа</kwd></kwd-group><funding-group/></article-meta></front><body></body><back><ref-list><ref id="B1"><label>1.</label><mixed-citation>Н. Н. Горькавый, А. М. Фридман Физика планетных колец (М.: Наука, 1995).</mixed-citation></ref><ref id="B2"><label>2.</label><mixed-citation>D. Bérard, B. Sicardy, M. Assafin, F. Braga-Ribas, J. Camargo, M. R. Vieira, R. Duffard, J. L. Ortiz, C. Snodgrass, E. Jehin, et al., American Astronomical Society, DPS meeting 47, 104.02 (2015).</mixed-citation></ref><ref id="B3"><label>3.</label><mixed-citation>F. Braga-Ribas, B. Sicardy, J. L. Ortiz, et al., Nature 508, 72 (2014).</mixed-citation></ref><ref id="B4"><label>4.</label><mixed-citation>J. L. Ortiz, P. Santos-Sanz, B. Sicardy, G. Benedetti-Rossi, D. Bérard, N. Morales, R. Duffard, F. Braga-Ribas, U. Hopp, C. Ries, et al., Nature 550, 7675, 219 (2017).</mixed-citation></ref><ref id="B5"><label>5.</label><mixed-citation>C. L. Pereira, B. Sicardy, B. E. Morgado, et al., Astron. and Astrophys. 673, L4 (2023).</mixed-citation></ref><ref id="B6"><label>6.</label><mixed-citation>М. Ф. Субботин Введение в теоретическую астрономию (М.: Наука, 1968).</mixed-citation></ref><ref id="B7"><label>7.</label><mixed-citation>B. P. Kondratyev, Sol. Sys. Res. 46, № 5, 352 (2012).</mixed-citation></ref><ref id="B8"><label>8.</label><mixed-citation>P. Goldreich and S. Tremaine, Astron. J. 84, 1638 (1979).</mixed-citation></ref><ref id="B9"><label>9.</label><mixed-citation>P. Goldreich and S. Tremaine, Annu. Rev. Astron. and Astrophys. 20, 249 (1982).</mixed-citation></ref><ref id="B10"><label>10.</label><mixed-citation>N. Borderis, P. Goldreich, S. Tremaine, Astron. J. 88, 1560 (1983).</mixed-citation></ref><ref id="B11"><label>11.</label><mixed-citation>J. R. Touma, S. Tremaine, M. V. Kazandjian, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 394, 1085 (2009).</mixed-citation></ref><ref id="B12"><label>12.</label><mixed-citation>B. P. Kondratyev, Astrophys. and Space Sci. 361, 169K (2016).</mixed-citation></ref><ref id="B13"><label>13.</label><mixed-citation>B. P. Kondratyev, V. S. Kornoukhov, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 478. 3159–3176 (2018).</mixed-citation></ref><ref id="B14"><label>14.</label><mixed-citation>P. Kondratyev, V. S. Kornoukhov, Tech. Phys. 64, № 10, 1395 (2019).</mixed-citation></ref><ref id="B15"><label>15.</label><mixed-citation>Б. П. Кондратьев, В. С. Корноухов, Астрон. журн. 97, № 5, 408 (2020).</mixed-citation></ref><ref id="B16"><label>16.</label><mixed-citation>Г. Н. Дубошин Небесная механика. Основные задачи и методы (М.: Наука, 1975).</mixed-citation></ref><ref id="B17"><label>17.</label><mixed-citation>Б. П. Кондратьев, В. С. Корноухов, Астрон. журн. 97, № 10, 866–872 (2020).</mixed-citation></ref></ref-list></back></article>
