Ett team av forskare i Japan modellerade de två ringarna runt Chariklo, den minsta kroppen i solsystemet som man vet har ringar (Figur 1). Detta är första gången ett helt ringsystem har simulerats med realistiska storlekar för ringpartiklarna samtidigt som kollisioner och gravitationsinteraktioner mellan partiklarna tagits i beaktande. Teamets simulering avslöjade information om storleken och densiteten av partiklarna i ringarna. Genom att överväga både den detaljerade strukturen och den globala bilden för första gången, teamet fann att Chariklos inre ring borde vara instabil utan hjälp. Det är möjligt att ringpartiklarna är mycket mindre än förutspått eller att en oupptäckt herdesatellit runt Chariklo stabiliserar ringen.

För att klargöra den detaljerade strukturen och utvecklingen av Chariklos ringar, Dr Shugo Michikoshi (Kyoto Women's University/University of Tsukuba) och Prof. Eiichiro Kokubo (National Astronomical Observatory of Japan, NAOJ) utförde simuleringar av ringarna genom att använda superdatorn ATERUI på NAOJ. De beräknade rörelserna för 345 miljoner ringpartiklar med den realistiska storleken på några meter med hänsyn till de oelastiska kollisioner och ömsesidiga gravitationsattraktioner mellan partiklarna. Tack vare ATERUIs många processorer och den lilla storleken på Chariklos ringsystem, forskarna genomförde framgångsrikt den första globala simuleringen någonsin med realistiska partiklar.

Deras resultat visar att densiteten hos ringpartiklarna måste vara mindre än hälften av densiteten hos Chariklo själv. Deras resultat visade också att ett randigt mönster, känd som "självgravitation vaknar, " bildas i den inre ringen på grund av interaktioner mellan partiklarna (Figur 2). Dessa självgravitationsvaken påskyndar uppbrytningen av ringen. Teamet räknade om den förväntade livslängden för Chariklos ringar baserat på deras resultat och fann att det bara var 1 till 100 år, mycket kortare än tidigare uppskattningar. Den här är så kort att det är förvånande att ringen fortfarande finns där.

Forskargruppen föreslog två möjligheter att förklara ringens fortsatta existens. "Små ringpartiklar är en möjlighet. Om storleken på ringpartiklarna bara är några millimeter, ringarna kan bibehållas i 10 miljoner år. En annan möjlighet är förekomsten av en oupptäckt herdesatellit som bromsar upplösningen av ringarna." förklarar Prof. Kokubo.

Dr. Michikoshi tillägger, "Interaktionen mellan ringarna och en satellit är också en viktig process i Saturnus ringar. För att bättre förstå effekten av en satellit på ringstrukturen, vi planerar att konstruera en ny modell för bildandet av Chariklos ringar."

Ringsystem, såsom de ikoniska ringarna runt Saturnus och Uranus, består av partiklar som sträcker sig från centimeter till meter i storlek. Tills nu, svårigheten att beräkna banorna och ömsesidiga interaktioner mellan alla dessa partiklar hade förvirrat försöken att studera ringar genom datorsimuleringar. Tidigare forskare har antingen simulerat bara en del av ett ringsystem utan att ignorera den övergripande strukturen, eller använde orealistiskt stora partiklar och ignorerade de detaljerade strukturerna.

Under 2014, två ringar åtskilda av en lucka upptäcktes runt Chariklo, den största kända kentauren. Kentaurer är små kroppar som vandrar mellan Jupiter och Neptunus. Även om Chariklo bara är hundratals kilometer stor, dess ringar är lika ogenomskinliga som de runt Saturnus och Uranus. Därför erbjöd Chariklo en idealisk chans att modellera ett komplett ringsystem.