En 2007, les astronomes ont observé une série d'éclipses inhabituelles provenant d'une étoile à 420 années-lumière de la Terre. En 2012, une équipe du Japon et des Pays-Bas a estimé que ce phénomène était dû à la présence d'une grande exoplanète - désignée J1407b - avec un système d'anneaux massifs en orbite autour de l'étoile. Depuis lors, plusieurs découvertes surprenantes ont été faites.
Par exemple, en 2015, la même équipe a conclu que le système d'anneaux était cent fois plus grand et plus lourd que celui de Saturne (et pouvait être sculpté de la même manière par des exomons). Et dans leur étude la plus récente, ils ont montré que ces anneaux géants peuvent durer plus de 100 000 ans, en supposant qu'ils ont une orbite rare et inhabituelle autour de leur planète.
Dans leurs travaux précédents, Rieder et Kenworth ont déterminé que le système d'anneaux autour de J1407b consistait en environ 37 anneaux s'étendant jusqu'à une distance de 0,6 UA (90 millions de km) de la planète. Ils ont également estimé que ces anneaux sont 100 fois plus massifs que notre Lune - 7342 billions de tonnes métriques. De plus, alors que l’existence du J1407b reste à confirmer, ils ont pu exclure la possibilité qu’il ait une orbite circulaire autour de l’étoile.
En conséquence, il existait des doutes quant à l'existence d'un tel système d'anneaux. Étant donné que la planète se rapproche périodiquement de son étoile, le système d'anneaux subirait une perturbation gravitationnelle. Par conséquent, Steven Rieder (de l'institut RIKEN au Japon) et Matthew Kenworth (de l'Université de Leiden aux Pays-Bas) ont entrepris d'évaluer pendant combien de temps un tel système d'anneaux pourrait rester stable.
Dans le cadre de leur étude, intitulée «Contraintes sur la taille et la dynamique du système d'anneaux J1407b», ils ont effectué une série de simulations à l'aide du cadre AMUSE (Astrophysical Multi-purpose Software Environment). Au final, leurs résultats ont montré qu'une structure en anneau avec une période orbitale de 11 ans et une orbite rétrograde pouvait survivre pendant au moins 10 000 orbites.
En d'autres termes, le système d'anneaux dont ils ont émis l'hypothèse en 2012 pourrait durer 110 000 ans. Comme Rieder (l'auteur principal du document) l'a expliqué dans une déclaration, les résultats étaient surprenants, mais se sont avérés justes:
«Le système n'est stable que lorsque les anneaux tournent à l'opposé de la façon dont la planète tourne autour de l'étoile. Cela peut être tiré par les cheveux: des anneaux massifs qui tournent dans la direction opposée, mais nous avons maintenant calculé qu'un système d'anneaux «normal» ne peut pas survivre. »
Comment un tel système d'anneaux aurait pu se produire est un mystère, car les systèmes d'anneaux rétrogrades sont assez rares. Mais Rieder et Kenworth ont déclaré qu'ils pensaient que cela pourrait être le résultat d'un événement catastrophique - comme une collision massive - qui avait amené les anneaux (ou la planète) à changer le sens de leur rotation.
Leurs résultats ont également indiqué qu'un système d'anneaux rétrogrades permettrait des éclipses, comme celui qui a été observé en 2007. Bien qu'il y ait une certaine chance que ceux-ci soient causés par un autre objet, les résultats suggèrent le contraire. "La chance de cela est minime", a déclaré Rieder. "En outre, la vitesse mesurée avec les observations précédentes peut ne pas être correcte, mais ce serait très étrange, car ces mesures sont très précises."
À l'avenir, Rieder et Kenswoth espèrent approfondir les mystères de cette formation en anneau. Cela comprendra comment il aurait pu se former en premier lieu et comment il a évolué au fil du temps. Leur étude a été acceptée pour publication dans la revue Astronomie et astrophysique et être consulté en ligne sur arXiv.
