Un team di ricercatori in Giappone ha modellato i due anelli attorno a Chariklo, il corpo più piccolo del Sistema Solare noto per avere anelli (Figura 1). Questa è la prima volta che viene simulato un intero sistema ad anello utilizzando dimensioni realistiche per le particelle dell'anello, tenendo anche conto delle collisioni e delle interazioni gravitazionali tra le particelle. La simulazione del team ha rivelato informazioni sulla dimensione e sulla densità delle particelle negli anelli. Considerando per la prima volta sia la struttura dettagliata che il quadro globale, la squadra ha scoperto che l'anello interno di Chariklo dovrebbe essere instabile senza aiuto. È possibile che le particelle dell'anello siano molto più piccole del previsto o che un satellite pastore sconosciuto intorno a Chariklo stia stabilizzando l'anello.

Per chiarire la struttura dettagliata e l'evoluzione degli anelli di Chariklo, Dr. Shugo Michikoshi (Kyoto Women's University/Università di Tsukuba) e Prof. Eiichiro Kokubo (Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone, NAOJ) ha eseguito simulazioni degli anelli utilizzando il supercomputer ATERUI presso NAOJ. Hanno calcolato i moti di 345 milioni di particelle ad anello con la dimensione realistica di pochi metri tenendo conto delle collisioni anelastiche e delle reciproche attrazioni gravitazionali tra le particelle. Grazie alle numerose CPU di ATERUI e alle ridotte dimensioni del sistema ad anello di Chariklo, i ricercatori hanno eseguito con successo la prima simulazione globale in assoluto con particelle di dimensioni realistiche.

I loro risultati mostrano che la densità delle particelle dell'anello deve essere inferiore alla metà della densità di Chariklo stesso. I loro risultati hanno anche mostrato che un motivo a strisce, noto come "sveglie di autogravità, " si forma nell'anello interno a causa delle interazioni tra le particelle (Figura 2). Queste scie di autogravità accelerano la rottura dell'anello. Il team ha ricalcolato la durata prevista degli anelli di Chariklo in base ai loro risultati e ha scoperto che era solo da 1 a 100 anni, molto più breve rispetto alle stime precedenti. È così breve che è sorprendente che l'anello sia ancora lì.

Il team di ricerca ha suggerito due possibilità per spiegare la continua esistenza dell'anello. "Un piccolo anello è una possibilità. Se la dimensione delle particelle dell'anello è solo di pochi millimetri, gli anelli possono essere mantenuti per 10 milioni di anni. Un'altra possibilità è l'esistenza di un satellite pastore sconosciuto che rallenta la dissoluzione degli anelli", spiega il prof. Kokubo.

Il dottor Michikoshi aggiunge, "Anche l'interazione tra gli anelli e un satellite è un processo importante negli anelli di Saturno. Per comprendere meglio l'effetto di un satellite sulla struttura ad anello, abbiamo in programma di costruire un nuovo modello per la formazione degli anelli di Chariklo."

Sistemi ad anello, come gli iconici anelli attorno a Saturno e Urano, sono composti da particelle di dimensioni variabili da centimetri a metri. Fino ad ora, la difficoltà di calcolare le traiettorie e le interazioni reciproche di tutte queste particelle aveva confuso i tentativi di studiare gli anelli attraverso simulazioni al computer. I ricercatori precedenti hanno simulato solo una parte di un sistema ad anello ignorando la struttura complessiva, o utilizzato particelle irrealisticamente grandi e ignorato le strutture dettagliate.

Nel 2014, intorno a Chariklo furono scoperti due anelli separati da un vuoto, il più grande centauro conosciuto. I centauri sono piccoli corpi che vagano tra Giove e Nettuno. Sebbene Chariklo sia grande solo centinaia di chilometri, i suoi anelli sono opachi come quelli intorno a Saturno e Urano. Chariklo ha quindi offerto un'occasione ideale per modellare un sistema ad anello completo.