Anéis de Netuno -Rings of Neptune

O esquema do sistema de lua anelar de Netuno . Linhas sólidas denotam anéis; linhas tracejadas indicam órbitas de luas.

Os anéis de Netuno consistem principalmente em cinco anéis principais e foram descobertos pela primeira vez (como "arcos") em 22 de julho de 1984 por Patrice Bouchet , Reinhold Häfner e Jean Manfroid no Observatório de La Silla (ESO) no Chile durante um programa de observação proposto por André Brahic e Bruno Sicardy do Observatório de Paris , e no Observatório Interamericano de Cerro Tololo por F. Vilas e L.-R. Elicer para um programa liderado por William Hubbard. Eles acabaram sendo fotografados em 1989 pela espaçonave Voyager 2 . Na sua forma mais densa, eles são comparáveis ​​às porções menos densas dos anéis principais de Saturno.como o anel C e a Divisão Cassini, mas grande parte do sistema de anéis de Netuno é bastante tênue, fraco e empoeirado , assemelhando-se mais aos anéis de Júpiter . Os anéis de Netuno têm o nome de astrônomos que contribuíram com importantes trabalhos no planeta: Galle , Le Verrier , Lassell , Arago e Adams . Netuno também tem um tênue anel sem nome coincidente com a órbita da lua Galatea . Três outras luas orbitam entre os anéis: Naiad , Thalassa e Despina .

Os anéis de Netuno são feitos de material extremamente escuro, provavelmente compostos orgânicos processados ​​por radiação , semelhantes aos encontrados nos anéis de Urano . A proporção de poeira nos anéis (entre 20% e 70%) é alta, enquanto sua profundidade óptica é baixa a moderada, inferior a 0,1. Excepcionalmente, o anel Adams inclui cinco arcos distintos, chamados Fraternité, Égalité 1 e 2, Liberté e Courage. Os arcos ocupam uma faixa estreita de longitudes orbitais e são notavelmente estáveis, tendo mudado apenas ligeiramente desde sua detecção inicial em 1980. Como os arcos são estabilizados ainda está em debate. No entanto, sua estabilidade provavelmente está relacionada à interação ressonante entre o anel de Adams e sua lua pastora interna , Galatea.

Descoberta e observações

Um par de imagens da Voyager 2 do sistema de anéis de Netuno

A primeira menção de anéis ao redor de Netuno data de 1846, quando William Lassell , o descobridor da maior lua de Netuno, Tritão , pensou ter visto um anel ao redor do planeta. No entanto, sua afirmação nunca foi confirmada e é provável que tenha sido um artefato observacional . A primeira detecção confiável de um anel foi feita em 1968 por ocultação estelar , embora esse resultado tenha passado despercebido até 1977, quando os anéis de Urano foram descobertos. Logo após a descoberta de Urano, uma equipe da Universidade Villanova liderada por Harold J. Reitsema começou a procurar anéis ao redor de Netuno. Em 24 de maio de 1981, eles detectaram uma queda no brilho de uma estrela durante uma ocultação; no entanto, a maneira como a estrela escureceu não sugeriu um anel. Mais tarde, após o sobrevoo da Voyager, descobriu-se que a ocultação se devia à pequena lua Netuniana Larissa , um evento altamente incomum.

Na década de 1980, ocultações significativas eram muito mais raras para Netuno do que para Urano, que ficava perto da Via Láctea na época e, portanto, se movia contra um campo de estrelas mais denso. A próxima ocultação de Netuno, em 12 de setembro de 1983, resultou na possível detecção de um anel. No entanto, os resultados baseados em terra foram inconclusivos. Nos seis anos seguintes, aproximadamente 50 outras ocultações foram observadas, com apenas cerca de um terço delas produzindo resultados positivos. Algo (provavelmente arcos incompletos) definitivamente existia em torno de Netuno, mas as características do sistema de anéis permaneciam um mistério. A espaçonave Voyager 2 fez a descoberta definitiva dos anéis de Netuno durante seu sobrevoo de Netuno em 1989, passando a 4.950 km (3.080 milhas) acima da atmosfera do planeta em 25 de agosto. Confirmou que eventos de ocultação ocasionais observados antes foram de fato causados ​​pelos arcos dentro do anel de Adams (veja abaixo). Após a Voyager sobrevoar, as observações anteriores de ocultação terrestre foram reanalisadas, produzindo características dos arcos do anel como eram na década de 1980, que combinavam com as encontradas pela Voyager 2 quase perfeitamente.

Desde o sobrevoo da Voyager 2 , os anéis mais brilhantes (Adams e Le Verrier) foram fotografados com o Telescópio Espacial Hubble e telescópios baseados na Terra, devido aos avanços na resolução e poder de captação de luz. Eles são visíveis, ligeiramente acima dos níveis de ruído de fundo , em comprimentos de onda absorvidos pelo metano , nos quais o brilho de Netuno é significativamente reduzido. Os anéis mais fracos ainda estão muito abaixo do limite de visibilidade.

Propriedades gerais

Uma imagem do anel da Voyager mostrada com maior brilho para destacar recursos mais fracos

Netuno possui cinco anéis distintos chamados, em ordem crescente de distância do planeta, Galle, Le Verrier, Lassell, Arago e Adams. Além desses anéis bem definidos, Netuno também pode possuir uma folha extremamente fraca de material que se estende para dentro do anel Le Verrier até o anel Galle, e possivelmente mais para dentro do planeta. Três dos anéis netunianos são estreitos, com larguras de cerca de 100 km ou menos; em contraste, os anéis de Galle e Lassell são largos – suas larguras estão entre 2.000 e 5.000 km. O anel de Adams consiste em cinco arcos brilhantes embutidos em um anel contínuo mais fraco. Seguindo no sentido anti-horário, os arcos são: Fraternité, Égalité 1 e 2, Liberté e Courage. Os três primeiros nomes vêm de " liberdade, igualdade, fraternidade ", o lema da Revolução Francesa e da República . A terminologia foi sugerida por seus descobridores originais, que os encontraram durante ocultações estelares em 1984 e 1985. Quatro pequenas luas netunianas têm órbitas dentro do sistema de anéis: Naiad e Thalassa orbitam no espaço entre os anéis Galle e Le Verrier; Despina está logo no interior do anel Le Verrier; e Galatea fica ligeiramente para dentro do anel de Adams, embutido em um anel estreito e fraco sem nome.

Os anéis netunianos contêm uma grande quantidade de poeira do tamanho de micrômetros : a fração de poeira por área de seção transversal está entre 20% e 70%. Nesse aspecto, eles são semelhantes aos anéis de Júpiter , nos quais a fração de poeira é de 50% a 100%, e são muito diferentes dos anéis de Saturno e Urano , que contêm pouca poeira (menos de 0,1%). As partículas nos anéis de Netuno são feitas de um material escuro; provavelmente uma mistura de gelo com orgânicos processados ​​por radiação . Os anéis são de cor avermelhada, e seus albedos geométricos (0,05) e Bond (0,01–0,02) são semelhantes aos das partículas dos anéis de Urano e das luas internas de Netuno . Os anéis são geralmente opticamente finos (transparentes); suas profundidades ópticas normais não excedem 0,1. Como um todo, os anéis netunianos se assemelham aos de Júpiter; ambos os sistemas consistem em anéis empoeirados fracos, estreitos e empoeirados e anéis empoeirados ainda mais fracos.

Os anéis de Netuno, como os de Urano, são considerados relativamente jovens; sua idade é provavelmente significativamente menor do que a do Sistema Solar . Além disso, como os de Urano, os anéis de Netuno provavelmente resultaram da fragmentação colisional de antigas luas internas. Tais eventos criam cinturões lunares , que atuam como fontes de poeira para os anéis. A este respeito, os anéis de Netuno são semelhantes às fracas bandas de poeira observadas pela Voyager 2 entre os anéis principais de Urano.

Anéis internos

O anel mais interno de Netuno é chamado de anel Galle em homenagem a Johann Gottfried Galle , a primeira pessoa a ver Netuno através de um telescópio (1846). Tem cerca de 2.000 km de largura e orbita 41.000-43.000 km do planeta. É um anel fraco com uma profundidade óptica normal média de cerca de ^10-4 e com uma profundidade equivalente de 0,15 km. A fração de poeira neste anel é estimada de 40% a 70%.

O próximo anel é chamado de anel Le Verrier em homenagem a Urbain Le Verrier , que previu a posição de Netuno em 1846. Com um raio orbital de cerca de 53.200 km, é estreito, com uma largura de cerca de 113 km. Sua profundidade óptica normal é de 0,0062 ± 0,0015, o que corresponde a uma profundidade equivalente de 0,7 ± 0,2 km. A fração de poeira no anel Le Verrier varia de 40% a 70%. A pequena lua Despina , que orbita dentro dela a 52.526 km, pode desempenhar um papel no confinamento do anel, agindo como um pastor .

O anel de Lassell , também conhecido como planalto , é o anel mais largo do sistema netuniano. É o homônimo de William Lassell , o astrônomo inglês que descobriu a maior lua de Netuno, Tritão . Este anel é uma tênue folha de material que ocupa o espaço entre o anel Le Verrier a cerca de 53.200 km e o anel Arago a 57.200 km. Sua profundidade óptica normal média é de cerca de ^10-4 , o que corresponde a uma profundidade equivalente de 0,4 km. A fração de poeira do anel está na faixa de 20% a 40%.

Há um pequeno pico de brilho perto da borda externa do anel Lassell, localizado a 57.200 km de Netuno e a menos de 100 km de largura, que alguns cientistas planetários chamam de anel Arago em homenagem a François Arago , um matemático, físico, astrônomo e político francês. . No entanto, muitas publicações não mencionam o anel Arago.

anel Adams

Arcos no anel Adams (da esquerda para a direita: Fraternité, Égalité, Liberté), além do anel Le Verrier no interior

O anel externo de Adams, com um raio orbital de cerca de 63.930 km, é o mais bem estudado dos anéis de Netuno. É nomeado após John Couch Adams , que previu a posição de Netuno independentemente de Le Verrier. Este anel é estreito, ligeiramente excêntrico e inclinado, com largura total de cerca de 35 km (15-50 km), e sua profundidade óptica normal é de cerca de 0,011 ± 0,003 fora dos arcos, o que corresponde à profundidade equivalente de cerca de 0,4 km. A fração de poeira neste anel é de 20% a 40% – menor do que em outros anéis estreitos. A pequena lua de Netuno, Galatea , que orbita dentro do anel Adams a 61.953 km, age como um pastor, mantendo as partículas do anel dentro de uma estreita faixa de raios orbitais através de uma ressonância Lindblad externa de 42:43 . A influência gravitacional de Galatea cria 42 movimentos radiais no anel de Adams com uma amplitude de cerca de 30 km, que foram usados ​​para inferir a massa de Galatea .

Arcos

As partes mais brilhantes do anel de Adams, os arcos de anel, foram os primeiros elementos do sistema de anéis de Netuno a serem descobertos. Os arcos são regiões discretas dentro do anel em que as partículas que o compõem estão misteriosamente agrupadas. O anel de Adams é conhecido por compreender cinco arcos curtos, que ocupam uma faixa relativamente estreita de longitudes de 247° a 294°. Em 1986 eles estavam localizados entre longitudes de:

• 247–257° (Fraternité),
• 261–264° (Égalité 1),
• 265–266° (Égalité 2),
• 276–280° (Liberté),
• 284,5–285,5° (Coragem).

O arco mais brilhante e mais longo foi Fraternité; o mais fraco era Coragem. As profundidades ópticas normais dos arcos são estimadas na faixa de 0,03–0,09 (0,034 ± 0,005 para a borda de ataque do arco Liberté, medida por ocultação estelar); as larguras radiais são aproximadamente as mesmas do anel contínuo – cerca de 30 km. As profundidades equivalentes dos arcos variam na faixa de 1,25 a 2,15 km (0,77 ± 0,13 km para a borda de ataque do arco Liberté). A fração de poeira nos arcos é de 40% a 70%. Os arcos no anel Adams são um pouco semelhantes ao arco no anel G de Saturno .

As imagens de maior resolução da Voyager 2 revelaram uma pronunciada aglomeração nos arcos, com uma separação típica entre aglomerados visíveis de 0,1° a 0,2°, o que corresponde a 100–200 km ao longo do anel. Como os aglomerados não foram resolvidos, eles podem ou não incluir corpos maiores, mas certamente estão associados a concentrações de poeira microscópica, como evidenciado por seu brilho aprimorado quando iluminado pelo Sol.

Os arcos são estruturas bastante estáveis. Eles foram detectados por ocultações estelares terrestres na década de 1980, pela Voyager 2 em 1989 e pelo Telescópio Espacial Hubble e telescópios terrestres em 1997-2005 e permaneceram aproximadamente nas mesmas longitudes orbitais. No entanto, algumas mudanças foram notadas. O brilho geral dos arcos diminuiu desde 1986. O arco Courage saltou para frente de 8° a 294° (provavelmente saltou para a próxima posição de ressonância de co-rotação estável) enquanto o arco Liberté quase desapareceu em 2003. A Fraternité e a Égalité ( 1 e 2) os arcos demonstraram variações irregulares em seu brilho relativo. Sua dinâmica observada provavelmente está relacionada à troca de poeira entre eles. Courage, um arco muito fraco encontrado durante o sobrevoo da Voyager, foi visto a brilhar em 1998; voltou à sua obscuridade usual em junho de 2005. Observações de luz visível mostram que a quantidade total de material nos arcos permaneceu aproximadamente constante, mas eles são mais fracos nos comprimentos de onda da luz infravermelha onde as observações anteriores foram feitas.

Confinamento

Os arcos no anel de Adams permanecem inexplicáveis. Sua existência é um quebra-cabeça porque a dinâmica orbital básica implica que eles devem se espalhar em um anel uniforme em questão de anos. Várias teorias sobre o confinamento dos arcos foram sugeridas, a mais amplamente divulgada das quais sustenta que Galatea confina os arcos por meio de sua ressonância de inclinação co-rotacional (CIR) de 42:43. A ressonância cria 84 sítios estáveis ​​ao longo da órbita do anel, cada um com 4° de comprimento, com arcos residindo nos sítios adjacentes. No entanto, as medições do movimento médio dos anéis com telescópios Hubble e Keck em 1998 levaram à conclusão de que os anéis não estão em CIR com Galatea.

Um modelo posterior sugeriu que o confinamento resultou de uma ressonância de excentricidade corrotacional (CER). O modelo leva em consideração a massa finita do anel de Adams, que é necessária para aproximar a ressonância do anel. Um subproduto desta teoria é uma estimativa de massa para o anel de Adams – cerca de 0,002 da massa de Galatea. Uma terceira teoria proposta em 1986 requer uma lua adicional orbitando dentro do anel; os arcos neste caso estão presos em seus pontos Lagrangeanos estáveis . No entanto , as observações da Voyager 2 colocaram restrições estritas sobre o tamanho e a massa de quaisquer luas não descobertas, tornando essa teoria improvável. Algumas outras teorias mais complicadas sustentam que várias luas estão presas em ressonâncias co-rotacionais com Galatea, fornecendo confinamento dos arcos e servindo simultaneamente como fontes de poeira.

Exploração

Os anéis foram investigados em detalhes durante o sobrevoo da nave espacial Voyager 2 por Netuno em agosto de 1989. Eles foram estudados com imagens ópticas e através de observações de ocultações em luz ultravioleta e visível. A sonda espacial observou os anéis em diferentes geometrias em relação ao Sol, produzindo imagens de luz espalhada para trás, espalhada para frente e espalhada lateralmente. A análise dessas imagens permitiu a derivação da função de fase (dependência da refletividade do anel do ângulo entre o observador e o Sol), e albedo geométrico e de Bond das partículas do anel. A análise das imagens da Voyager também levou à descoberta de seis luas internas de Netuno , incluindo o pastor do anel Adams Galatea .

Propriedades

*Um ponto de interrogação significa que o parâmetro não é conhecido.

Notas

Referências

links externos

• Anéis de Netuno pela Exploração do Sistema Solar da NASA
• Gazetteer of Planetary Nomenclature - Ring and Ring Gap Nomenclature (Netuno), USGS