År 2007 observerade astronomer en serie ovanliga förmörkelser från en stjärna 420 ljusår från jorden. 2012 ansåg ett team från Japan och Nederländerna att detta fenomen berodde på närvaron av en stor exoplanet - betecknad J1407b - med ett massivt ringsystem som kretsar runt stjärnan. Sedan dess har flera överraskande fynd gjorts.
Under 2015 drog till exempel samma team slutsatsen att ringsystemet är hundra gånger större och tyngre än Saturnus (och kan likaså formas av exomoner). Och i sin senaste studie har de visat att dessa gigantiska ringar kan pågå i över 100 000 år, förutsatt att de har en sällsynt och ovanlig bana runt planeten.
I deras tidigare arbete bestämde 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 bekräftas, kunde de utesluta möjligheten att den har en cirkulär bana runt stjärnan.
Som ett resultat fanns det tvivel om att ett sådant ringsystem kunde existera. Med tanke på att planeten periodvis närmar sig sin stjärna skulle ringsystemet uppleva gravitationsstörningar. Därför försökte Steven Rieder (från RIKEN-institutet i Japan) och Matthew Kenworth (från Leiden universitet i Nederländerna) bedöma hur länge ett sådant ringsystem skulle kunna förbli stabilt under.
För deras studie, med titeln "Begränsningar för storleken och dynamiken i J1407b-ringsystemet", genomförde de en serie simuleringar med hjälp av ramverket Astrophysical Multi-purpose Software Environment (AMUSE). I slutändan visade deras resultat att en ringstruktur med en 11-årig omloppsperiod och en retrograd bana kunde överleva i minst 10 000 omloppsbana.
Med andra ord, ringsystemet som de antagit tillbaka 2012 skulle kunna tåla i 110 000 år. Som Rieder (huvudförfattaren på tidningen) förklarade i ett uttalande, var resultaten överraskande, men råkade passa på fakta:
”Systemet är bara stabilt när ringarna roterar motsatt av hur planeten kretsar runt stjärnan. Det kan vara långtgående: massiva ringar som roterar i motsatt riktning, men vi har nu beräknat att ett "normalt" ringsystem inte kan överleva. "
Hur ett sådant ringsystem kunde ha uppstått är ett mysterium, eftersom retrograderade ringsystem är ganska ovanliga. Men Rieder och Kenworth har uttalat att de tror att det kan vara resultatet av en katastrofal händelse - till exempel en massiv kollision - som fick ringarna (eller planeten) att ändra deras rotationsriktning.
Deras resultat indikerade också att ett retrograds ringsystem skulle möjliggöra förmörkelser, som det som observerades 2007. Medan det fanns en viss chans att dessa orsakades av ett annat objekt, antydde resultaten annars. "Chansen för det är minimal," sade Rieder. "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 att undersöka mysterierna i denna ringformation närmare. Detta kommer att inkludera hur det kunde ha bildats i första hand och hur det har utvecklats över tid. Deras studie har accepterats för publicering i tidskriften Astronomi & astrofysik och ses online på arXiv.
