Rejini prstenovi

Umjetnički prikaz Rejinih prstenova. Gustoća čestica je znatno preuveličana radi bolje vidljivosti.

Reja, drugi najveći Saturnov mjesec, možda ima rijedak sistem prstenova koji se sastoji od tri uske, relativno guste trake unutar čestičnog diska. Ovo bi bilo prvo otkriće prstenova oko mjeseca. Potencijalno otkriće objavljeno je u časopisu Science 6. marta 2008.

U novembru 2005, orbiter Cassini-Huygens otkrio je da je Saturnova magnetosfera osiromašena energetskim elektronima u blizini Reje. Prema timu koji je otkrio, obrazac osiromašenja se najbolje objašnjava pretpostavkom da elektrone apsorbuje čvrsti materijal u obliku ekvatorijalnog diska čestica promjera možda od nekoliko decimetara do približno jednog metra, koji sadrži nekoliko gušćih prstenova ili lukova. Naknadne ciljane optičke pretrage pretpostavljene ravni prstena iz nekoliko uglova Cassinijevom uskokutnom kamerom nisu uspjele pronaći nikakve dokaze o očekivanom materijalu prstena, a u augustu 2010. objavljeno je da je malo vjerovatno da Reja ima prstenove, i da je razlog za obrazac osiromašenja, koji je jedinstven za Reju, nepoznat. Međutim, ekvatorijalni lanac plavičastih tragova na površini planete Reje ukazuje na prošle uticaje materijala prstena koji je deorbitirao i ostavlja pitanje neriješenim.

Detekcija

Poređenje očitanja instrumenta za magnetosfersko snimanje (MIMI) na Reji i Tetiji, označavajući moguće prstenove. Magnetska interferencija je turbulentnija na Reji nego na Tetiju, tako da njena sjena nije tako jasna.

Voyager 1 je 1980. uočio široko smanjenje energetskih elektrona zarobljenih u Saturnovom magnetskom polju nizvodno od Reje. Ova mjerenja, koja nikada nisu objašnjena, izvršena su na većoj udaljenosti od podataka Cassinija.

Dana 26. novembra 2005, Cassini je izvršio jedini ciljani prelet Reje u okviru svoje primarne misije. Prošao je unutar 500 km od Rejine površine, nizvodno od Saturnovog magnetskog polja, i uočio rezultirajući plazma trag kao što je to bio slučaj i sa drugim mjesecima, poput Dione i Tetije. U tim slučajevima, došlo je do naglog prekida energetskih elektrona dok je Cassini prelazio u plazma sjene mjeseca (područja gdje su sami mjeseci blokirali magnetosfersku plazmu da dođe do Cassinija). Međutim, u slučaju Reje, elektronska plazma je počela lagano opadati na osam puta većoj udaljenosti i postepeno se smanjivala sve do očekivanog naglog pada kada je Cassini ušao u Rejinu plazma sjenu. Proširena udaljenost odgovara Rejinoj Hill sferi, udaljenosti od 7,7 puta Rejinog radijusa unutar kojih orbite dominira Rheina, a ne Saturnova gravitacija. Kada je Cassini izašao iz Rejine plazma sjene, dogodio se obrnut obrazac: nagli porast energetskih elektrona, a zatim postepeno povećanje do radijusa Rejine Hill-sfere.

Ova očitanja su slična onima na Enkeladu, gdje voda koja izlazi iz njegovog južnog pola apsorbira elektronsku plazmu. Međutim, u slučaju Reje, obrazac apsorpcije je simetričan. Osim toga, instrument za magnetosfersko snimanje (MIMI) je zabilježio je da je ovaj blagi gradijent isprekidan s tri oštra pada u protoku plazme sa svake strane Mjeseca, obrazac koji je također bio gotovo simetričan.

U augustu 2007, Cassini je ponovo prošao kroz Rejinu plazma sjenu, ali dalje nizvodno. Njegova očitanja bila su slična onima Voyagera 1. Dvije godine kasnije, u oktobru 2009, objavljeno je da skup malih ultraljubičasto-sjajnih mrlja raspoređenih u liniji koja se proteže tri četvrtine puta oko Rejinog obima, unutar 2 stepena od ekvatora, može predstavljati daljnji dokaz za prsten. Mrlje vjerovatno predstavljaju tačke udara materijala prstena koji izlazi iz orbite.

Ne postoje slike ili direktna opažanja materijala za koji se smatra da apsorbuje plazmu, ali bi vjerovatne kandidate bilo teško direktno detektovati. Dalja opažanja tokom Cassinijevog ciljanog preleta 2. marta 2010. nisu pronašla dokaze o materijalu prstena koji orbitira.

Interpretacija

Ekspozicija od 100 sekundi na pozadinski osvijetljenoj Reji nije uspjela pronaći nikakve dokaze o prstenovima, bilo da su previše rijetki ili ne raspršuju dovoljno svjetlosti da bi se otkrili. Ova geometrija posmatranja je podešena za detekciju čestica veličine prašine, tako da je prsten sačinjen od većih krhotina moguć. Polumjesec osvijetljen suncem je na donjoj strani; osvjetljenje na trbuhu s lijeve strane je planetarni sjaj.

Mogući Rejini prstenovi

Prsten	Orbitalni poluprečnik (km)
Disk	< 5900
1	≈ 1615
2	≈ 1800
3	≈ 2020

Cassinijeva putanja preleta otežava interpretaciju magnetskih očitanja.

Očigledni kandidati za materiju koja apsorbira magnetosfersku plazmu su neutralni plin i prašina, ali količine potrebne za objašnjenje uočenog iscrpljivanja daleko su veće nego što Cassinijeva mjerenja dozvoljavaju. Stoga, otkrivači, predvođeni Geraintom Jonesom iz Cassini MIMI tima, tvrde da iscrpljivanje mora biti uzrokovano čvrstim česticama koje kruže oko Reje:

"Analiza elektronskih podataka ukazuje na to da je ova prepreka najvjerovatnije u obliku diska materijala niske optičke dubine u blizini ekvatorijalne ravni Reje i da disk sadrži čvrsta tijela veličine do ~1 m."

Najjednostavnije objašnjenje za simetrične interpunkcije u toku plazme su "prošireni lukovi ili prstenovi materijala" koji kruže oko Reje u njenoj ekvatorijalnoj ravni. Ovi simetrični udubljenja imaju određenu sličnost s metodom kojom su Uranovi prstenovi otkriveni 1977.

Mala odstupanja od apsolutne simetrije mogu biti posljedica "umjerenog nagiba lokalnog magnetnog polja" ili "odstupanja uobičajenog toka plazme", a ne asimetrije samih prstenova, koji mogu biti kružni.

Nisu svi naučnici uvjereni da su uočeni potpisi uzrokovani sistemom prstenova. Na slikama nisu viđeni prstenovi, što postavlja vrlo nisku granicu za čestice veličine prašine. Nadalje, očekivalo bi se da prsten kamenja generira prašinu koja bi se vjerovatno vidjela na slikama.

Fizika

Svježi led (tamni) se može vidjeti kako se proteže preko ekvatora na ovoj slici, upoređujući infracrvene i zelene talasne dužine.

Svježi plavi led na Rejinom ekvatoru ukazuje na udare materijala prstena koji napušta orbitu.

Simulacije ukazuju na to da čvrsta tijela mogu stabilno kružiti oko Reje blizu njene ekvatorijalne ravni tokom astronomskih vremenskih skala. Možda nisu stabilna oko Dione i Tetisa jer su ti mjeseci mnogo bliže Saturnu i stoga imaju mnogo manje Hill sfere, ili oko Titana zbog otpora njegove guste atmosfere.

Izneseno je nekoliko teorija za moguće porijeklo prstenova. Udar je mogao izbaciti materijal u orbitu; to se moglo dogoditi prije samo 70 miliona godina. Malo tijelo je moglo biti poremećeno kada je uhvaćeno u orbiti oko Reje. U oba slučaja, ostaci bi se na kraju slegli u kružne ekvatorijalne orbite. Međutim, s obzirom na mogućnost dugoročne orbitalne stabilnosti, moguće je da prežive od formiranja Reje.

Da bi diskretni prstenovi opstali, nešto ih mora ograničiti. Prijedlozi uključuju mjesečeve ili nakupine materijala unutar diska, slične onima koje se primjećuju unutar Saturnovog A prstena.

Vanjski linkovi

• NASA podcast Arhivirano 10. 3. 2008. na Wayback Machine