Redan 2007 observerade astronomer en serie ovanliga förmörkelser som kom från en stjärna 420 ljusår från jorden. 2012 resonerade ett team från Japan och Nederländerna att detta fenomen berodde på närvaron av en stor exoplanet – utsedd J1407b – med ett massivt ringsystem kretsar runt stjärnan. Sedan dess har flera överraskande fynd gjorts.
Till exempel, 2015, drog samma team slutsatsen att ringsystemet är hundra gånger större och tyngre än Saturnus (och kan på liknande sätt skulpteras av exomoons). Och i sin senaste studie har de visat att dessa jätteringar kan hålla i över 100 000 år, förutsatt att de har en sällsynt och ovanlig bana runt sin planet.
I sitt tidigare arbete fastställde Rieder och Kenworth att ringsystemet runt J1407b bestod av cirka 37 ringar som sträcker sig till ett avstånd av 0,6 AU (90 miljoner km) från planeten. De uppskattade också att dessa ringar är 100 gånger så massiva som vår måne – 7342 biljoner biljoner ton. Dessutom, medan J1407b:s existens ännu inte har bekräftats, kunde de utesluta möjligheten att den skulle ha en cirkulär bana runt stjärnan.
Konstnärens intryck av hur ringarna runt J1407b skulle se ut från jorden om de placerades runt Saturnus. Ringarna kan ses ovanför Old Leiden Observatory. Kredit: M. Kenworthy / Leiden University
Som ett resultat fanns det tvivel om att ett sådant ringsystem kunde existera. Med tanke på det faktum att planeten med jämna mellanrum kommer närmare sin stjärna, skulle ringsystemet uppleva gravitationsavbrott. Därför satte Steven Rieder (vid RIKEN-institutet i Japan) och Matthew Kenworth (vid Leiden University i Nederländerna) ut för att bedöma hur länge ett sådant ringsystem skulle kunna förbli stabilt.
För deras studies skull, med titeln ' Begränsningar för storleken och dynamiken hos J1407b-ringsystemet ', genomförde de en serie simuleringar med hjälp av Astrofysisk programvarumiljö för flera ändamål (AMUSE) ramverk. I slutändan visade deras resultat att en ringstruktur med en omloppstid på 11 år och en retrograd omloppsbana kunde överleva i minst 10 000 omlopp.
Med andra ord, ringsystemet som de antog redan 2012 skulle kunna bestå i 110 000 år. Som Rieder (huvudförfattaren på tidningen) förklarade i en påstående , resultaten var överraskande, men råkade passa fakta:
'Systemet är bara stabilt när ringarna roterar motsatt hur planeten kretsar runt stjärnan. Det kan vara långsökt: massiva ringar som roterar i motsatt riktning, men vi har nu räknat ut att ett 'normalt' ringsystem inte kan överleva.'
Hur ett sådant ringsystem kunde ha kommit till är ett mysterium, eftersom retrograda ringsystem är ganska ovanliga. Men Rieder och Kenworth har uppgett att de tror att det kan vara resultatet av en katastrofal händelse – som en massiv kollision – som fick ringarna (eller planeten) att ändra riktningen på deras rotation.
Deras resultat indikerade också att ett retrograd ringsystem skulle tillåta förmörkelser, som den som observerades 2007. Även om det fanns en viss chans att dessa orsakades av ett annat objekt, antydde resultaten något annat. 'Risken för det är minimal,' sa Rieder. 'Också, hastigheten uppmätt med tidigare observationer kanske inte är rätt, men det skulle vara väldigt konstigt, eftersom dessa mätningar är mycket exakta.'
I framtiden hoppas Rieder och Kenswoth kunna undersöka mysterierna med denna ringformation närmare. Detta kommer att inkludera hur det kunde ha bildats i första hand och hur det har utvecklats över tiden. Deras studie har godkänts för publicering i tidskriftenAstronomi & Astrofysikoch ses online på arXiv .
Vidare läsning: astronomy.nl , arXiv