Astronomen van de Sterrewacht Leiden en de University of Rochester (VS) hebben ontdekt dat het planetaire ringenstelsel dat de zeer jonge zonachtige ster J1407 heeft bedekt, van enorme proporties is, veel groter en zwaarder dan het ringenstelsel van Saturnus.
Het ringenstelsel - het eerste dat buiten ons zonnestelsel is gevonden - werd in 2012 ontdekt. Uit een nieuwe analyse van de data blijkt dat het ringenstelsel bestaat uit meer dan dertig ringen, waarvan de grootste bijna zo groot is als de baan van de aarde rond de zon. Bovendien vonden de sterrenkundigen gaten in de ringen, die erop duiden dat er exo-manen zijn gevormd. Het resultaat is geaccepteerd voor publicatie in Astrophysical Journal.
De aanwijzingen voor de structuur van het ringenstelsel zijn gevonden in systematische metingen van de hoeveelheid sterlicht van J1407 gedurende het jaar 2007. "De details die we zien in de lichtcurve, zijn ongelofelijk. De eclips duurde verscheidene weken, maar je ziet snelle veranderingen op tijdschalen van tientallen minuten als gevolg van fijne structuren in de ringen", zegt de Leidse astronoom en eerste auteur Matthew Kenworthy. "De ster staat veel te ver weg om de ringen direct waar te nemen, maar we konden op basis van de snelle helderheidsvariaties in het sterlicht een model maken van het ringenstelsel. Als we deze ringen rond Saturnus zouden plaatsen, konden we ze 's nachts vanaf de aarde zien, vele malen groter dan de volle maan."
De ringen rond J1407b zijn zo groot dat we ze in de schemering zouden kunnen zien vanaf de aarde, als ze rond de planeet Saturnus zouden zijn geplaatst. De ringen zijn hier te zien boven de Oude Leidse Sterrewacht (c) M. Kenworthy / Universiteit Leiden
De astronomen analyseerden data van het SuperWASP-project - een survey die is opgezet om gasreuzen te ontdekken die voor hun moederster langs bewegen. In 2012 rapporteerden Eric Mamajek en collega's (University of Rochester) de ontdekking van de jonge ster J1407 en zijn ongewone eclipsen, en veronderstelden toen dat die werden veroorzaakt door een maanvormende schijf rond een jonge reuzenplaneet of bruine dwerg.
In het recente onderzoek onder leiding van Kenworthy werden directe waarnemingen met adaptieve optiek en doppler-spectroscopie gebruikt om de massa van het geringde object in te schatten. Hun conclusies op basis van deze en eerdere publicaties over het intrigerende systeem J1407 is dat een reuzenplaneet - die zelf nog niet is gezien - een gigantisch ringenstelsel heeft dat het licht van de ster herhaaldelijk heeft gedimd gedurende een periode van twee maanden, begin 2007.
Na gedetailleerde analyseerde van de lichtcurve kwamen de astronomen tot de verrassende conclusie dat de diameter van het ringenstelsel ongeveer 123 miljoen kilometer is, meer dan honderd keer zo groot als de ringen van Saturnus. Coauteur Mamajek: "Er is waarschijnlijk minstens een aardmassa aan materiaal in de ringen aanwezig, en nog meer materiaal bevindt zich mogelijk in de satellieten die zorgen voor de substructuur van de ring."
Exoring model for J1407b from Matthew Kenworthy on Vimeo.
In de interpretatie van de data vonden de astronomen duidelijke aanwijzingen voor tenminste één gat in de ringstructuur. "Een voor de hand liggende verklaring is dat op deze plek een maan wordt gevormd", aldus Kenworthy, "net zoals de gaten in de ringstructuur van Saturnus worden veroorzaakt door de manen." De massa van de maan rond J1407b zou kunnen liggen tussen die van de aarde en van Mars. De omlooptijd rond de exoplaneet zou ongeveer twee jaar bedragen.
De astronomen verwachten dat in de komende miljoenen jaren de ringen steeds dunner worden en uiteindelijk verdwijnen zodra er meerdere satellieten zijn gevormd. De astronomen schatten dat het object met het ringenstelsel in 10 jaar om J1407 heen draait en een massa heeft van 10 tot 40 keer die van de planeet Jupiter. (Amateur)astronomen houden J1407 nu scherp in de gaten voor de volgende eclips van de ringen, terwijl de sterrenkundigen andere databases naspeuren op bedekkende ringsystemen. "Nu we weten waar we naar moeten zoeken, is de speurtocht naar zulke exotische exoplaneten een stuk makkelijker", aldus Kenworthy.