Une équipe de chercheurs au Japon a modélisé les deux anneaux autour de Chariklo, le plus petit corps du système solaire connu pour avoir des anneaux (Figure 1). C'est la première fois qu'un système d'anneau entier est simulé en utilisant des tailles réalistes pour les particules d'anneau tout en tenant compte des collisions et des interactions gravitationnelles entre les particules. La simulation de l'équipe a révélé des informations sur la taille et la densité des particules dans les anneaux. En considérant à la fois la structure détaillée et l'image globale pour la première fois, l'équipe a découvert que l'anneau intérieur de Chariklo devrait être instable sans aide. Il est possible que les particules de l'anneau soient beaucoup plus petites que prévu ou qu'un satellite berger non découvert autour de Chariklo stabilise l'anneau.

Afin d'élucider la structure détaillée et l'évolution des anneaux de Chariklo, Dr. Shugo Michikoshi (Université des femmes de Kyoto/Université de Tsukuba) et Prof. Eiichiro Kokubo (Observatoire national d'astronomie du Japon, NAOJ) a effectué des simulations des anneaux en utilisant le supercalculateur ATERUI de NAOJ. Ils ont calculé les mouvements de 345 millions de particules annulaires d'une taille réaliste de quelques mètres en tenant compte des collisions inélastiques et des attractions gravitationnelles mutuelles entre les particules. Grâce aux nombreux processeurs d'ATERUI et à la petite taille du système en anneau de Chariklo, les chercheurs ont réalisé avec succès la toute première simulation globale avec des particules de taille réaliste.

Leurs résultats montrent que la densité des particules annulaires doit être inférieure à la moitié de la densité de Chariklo lui-même. Leurs résultats ont également montré qu'un motif rayé, connu sous le nom de "sillages d'auto-gravité, " se forme dans l'anneau interne en raison des interactions entre les particules (Figure 2). Ces sillages d'auto-gravité accélèrent la rupture de l'anneau. L'équipe a recalculé la durée de vie attendue des anneaux de Chariklo sur la base de leurs résultats et a trouvé qu'elle n'était 1 à 100 ans, beaucoup plus courte que les estimations précédentes. C'est si court qu'il est surprenant que la bague soit toujours là.

L'équipe de recherche a suggéré deux possibilités pour expliquer l'existence continue de l'anneau. "Les petites particules annulaires sont une possibilité. Si la taille des particules annulaires n'est que de quelques millimètres, les anneaux peuvent être maintenus pendant 10 millions d'années. Une autre possibilité est l'existence d'un satellite berger non découvert qui ralentit la dissolution des anneaux", explique le professeur Kokubo.

Le Dr Michikoshi ajoute, "L'interaction entre les anneaux et un satellite est également un processus important dans les anneaux de Saturne. Pour mieux comprendre l'effet d'un satellite sur la structure des anneaux, nous prévoyons de construire un nouveau modèle pour la formation des anneaux de Chariklo."

Systèmes d'anneaux, comme les anneaux emblématiques autour de Saturne et d'Uranus, sont composés de particules dont la taille varie de quelques centimètres à plusieurs mètres. Jusqu'à maintenant, la difficulté de calculer les trajectoires et les interactions mutuelles de toutes ces particules avait déjoué les tentatives d'étude des anneaux par le biais de simulations informatiques. Les chercheurs précédents ont soit simulé seulement une partie d'un système d'anneaux en ignorant la structure globale, ou utilisé des particules irréalistes et ignoré les structures détaillées.

En 2014, deux anneaux séparés par une lacune ont été découverts autour de Chariklo, le plus grand centaure connu. Les centaures sont de petits corps errant entre Jupiter et Neptune. Bien que Chariklo ne mesure que des centaines de kilomètres, ses anneaux sont aussi opaques que ceux autour de Saturne et d'Uranus. Ainsi, Chariklo offrait une chance idéale de modéliser un système d'anneaux complet.