W 2007 roku astronomowie zaobserwowali serię niezwykłych zaćmień pochodzących z gwiazdy 420 lat świetlnych od Ziemi. W 2012 r. Zespół z Japonii i Holandii stwierdził, że zjawisko to było spowodowane obecnością dużej egzoplanety - oznaczonej J1407b - z masywnym układem pierścieni krążącym wokół gwiazdy. Od tego czasu dokonano kilku zaskakujących odkryć.
Na przykład w 2015 r. Ten sam zespół doszedł do wniosku, że system pierścieni jest sto razy większy i cięższy niż Saturna (i może być podobnie wyrzeźbiony przez egzomony). W swoich ostatnich badaniach wykazali, że te gigantyczne pierścienie mogą przetrwać ponad 100 000 lat, zakładając, że mają rzadką i niezwykłą orbitę wokół swojej planety.
W swojej poprzedniej pracy Rieder i Kenworth ustalili, że układ pierścieni wokół J1407b składa się z około 37 pierścieni, które rozciągają się na odległość 0,6 AU (90 milionów km) od planety. Oszacowali także, że pierścienie te są 100 razy masywniejsze niż nasz Księżyc - 7342 bilionów bilionów ton metrycznych. Co więcej, o ile istnienie J1407b nie zostało jeszcze potwierdzone, udało im się wykluczyć możliwość, że będzie miał okrągłą orbitę wokół gwiazdy.
W rezultacie pojawiły się wątpliwości, że taki system pierścieni mógłby istnieć. Biorąc pod uwagę fakt, że planeta okresowo zbliża się do swojej gwiazdy, układ pierścieni doświadcza zakłóceń grawitacyjnych. Dlatego Steven Rieder (z instytutu RIKEN w Japonii) i Matthew Kenworth (z Leiden University w Holandii) postanowili ocenić, jak długo taki system pierścieni może pozostać stabilny.
Ze względu na swoje badanie, zatytułowane „Ograniczenia dotyczące wielkości i dynamiki układu pierścieniowego J1407b”, przeprowadzili serię symulacji przy użyciu środowiska Astrophysical Multi-purpose Software Environment (AMUSE). Ostatecznie ich wyniki wykazały, że struktura pierścieniowa z 11-letnim okresem orbitalnym i wsteczną orbitą mogła przetrwać co najmniej 10 000 orbit.
Innymi słowy, układ pierścieniowy, który postawili hipotezę w 2012 roku, może przetrwać przez 110 000 lat. Jak wyjaśnił Rieder (główny autor w artykule), wyniki były zaskakujące, ale pasowały do faktów:
„Układ jest stabilny tylko wtedy, gdy pierścienie obracają się w przeciwnym kierunku niż planeta krążąca wokół gwiazdy. Może to być bardzo trudne: masywne pierścienie, które obracają się w przeciwnym kierunku, ale teraz obliczyliśmy, że „normalny” system pierścieni nie może przetrwać. ”
Jak powstał taki układ pierścieniowy, jest tajemnicą, ponieważ wsteczne układy pierścieniowe są dość rzadkie. Ale Rieder i Kenworth stwierdzili, że ich zdaniem może to być katastroficzne wydarzenie - takie jak masowe zderzenie - które spowodowało zmianę kierunku obrotu pierścieni (lub planety).
Ich wyniki wskazały również, że wsteczny system pierścieni umożliwiłby zaćmienia, takie jak ten zaobserwowany w 2007 roku. Chociaż istniała szansa, że spowodował je inny obiekt, wyniki sugerują inaczej. „Szanse na to są minimalne” - powiedział Rieder. „Również prędkość zmierzona przy poprzednich obserwacjach może być nieprawidłowa, ale byłoby to bardzo dziwne, ponieważ pomiary te są bardzo dokładne.”
W przyszłości Rieder i Kenswoth mają nadzieję dokładniej zbadać tajemnice formacji pierścienia. Obejmie to, w jaki sposób mogło powstać i jak ewoluowało w czasie. Ich badanie zostało zaakceptowane do publikacji w czasopiśmie Astronomia i astrofizyka i być oglądane online na arXiv.
