Neptunus ringar: svaga ringar, unika ringbågar och mörka partiklar

Ringarna runt Neptunus kan inte ses från jorden med starka teleskop. Bevisen för att de fanns där sågs först när forskare observerade planeten när den passerade mellan jorden och en stjärna. (När detta sker blockeras stjärnans ljus. Detta kallas för "stellar occulation"). Forskarna såg detta ske 50 gånger, och vid fem av dessa tillfällen i början av 1980-talet såg de stjärnan ge en liten "blinkning" precis innan eller efter det att planeten täckte den. Detta innebar att ringar runt planeten blockerade ljuset, men ringarna var inte kompletta.

År 1989 flög den obemannade rymdfarkosten Voyager 2 förbi Neptunus. Voyager 2 skickade tillbaka bilder som gav den mesta av den information som forskarna nu har om Neptunus ringar. Bilderna hjälper också forskarna att veta varför ringarna såg ofullständiga ut. Bilderna gav inte bara en närmare bild, utan visade också ringarna på ett sätt som aldrig kan ses från jorden. Från jorden ses ringarna alltid med solens ljus som lyser mot dem. När rymdfarkosten passerade planeten tog den bilder med solen som sken bakom ringarna också. Stora partiklar i ringarna såg mörka ut mot solljuset, men alla små dammpartiklar (mikroskopiskt damm) lyste starkt när solen stod bakom dem. Detta gjorde det möjligt för forskarna att räkna ut vad ringarna var gjorda av och hur alla partiklar var arrangerade.

I takt med att bättre teleskop har utvecklats kan forskarna nu se en del av ringarna från jorden. Neptunus ljusstyrka gör det svårt att se ringarna, som är mycket svagare, och de svagaste ringarna kan fortfarande inte ses, inte ens med mycket kraftfulla teleskop.

Den mest kända av Neptunus ringar är den tunna yttre Adamsringen, men i jämförelse med Saturnus och Uranus ringar är den mycket svår att se. Den fick ursprungligen namnet 1989 N1R. Anledningen till att Adamsringen är berömd är att den har en egenskap som inte har setts på några andra planetariska ringar. Dessa är tre långa smala "bågar" som är mycket ljusare och ser mer solida ut än resten av ringsystemet. Var och en av dem sträcker sig från 4-10° av hela ringen. Alla bågarna ligger nära varandra och spänner över mindre än 40° längd, endast ca 1/8 av ringens kant. Det har varit en gåta att förstå varför stoffet i dessa bågar inte sprids jämnt över hela ringen.

De tre bågarna har fått de franska namnen Liberté, Égalité och Fraternité. Namnen kommer från den franska revolutionens berömda talesätt, som på engelska kan översättas till "Liberty, Equality and Brotherhood!" (Frihet, jämlikhet och broderskap). Namnen föreslogs av de forskare som upptäckte dem under stjärnockultationer 1984 och 1985.

Fyra av Neptunus 13 månar befinner sig i ringsystemet. Den som ligger närmast Adamsringen kallas Galatea. Det är en klumpig stenmassa som kretsar runt planeten i ungefär samma hastighet som planeten roterar. Den befinner sig ungefär 1000 kilometer innanför ringen.

Många forskare tror nu att det är effekten av månen Galatea som orsakar de tre bågarna i Adamsringen. Ringen har också 42 wiggles, som är som 30 kilometer höga vågor. Forskarna kan använda denna information för att räkna ut månen Galateas massa. .

De bästa bilderna från Voyager 2 visade att det finns klumpar av partiklar i ringarna, men ingen kan säga om de består av fint damm eller om det finns större partiklar i klumparna. Alla Neptunus ringar har mycket mikroskopiskt damm, men särskilt bågarna i Adamsringen. Forskarna vet detta eftersom de såg mycket ljusa ut på de foton som Voyager 2 tog med solen som sken bakom dem. Det finns mycket mer damm i Neptunus ringar än i Saturnus ringar.

Adams ring är mycket röd. De bakgrundspartiklar som utgör ringen ser dubbelt så ljusa ut nära de tre bågarna som på den sida av ringen som är motsatt bågarna.

Dynamik i bågar

Med Hubble Space Telescope och markbaserade teleskop med adaptiv optik har ringbågarna undersökts på nytt flera gånger, med början i juli 1998. Detta har visat att de är otroligt aktiva och att de förändras mycket på bara några få år: Fraternité och Égalité har utbytt material och ändrat sina längder märkbart. Ännu mer dramatiskt är det att Liberté tycks vara på väg att blekna bort. År 2003 var den bara 30 % av sin ursprungliga ljusstyrka från 1989 och syns knappt på bilder från Hubble Space Telescope från juni 2005. Under tiden verkar den ha fått en delad tvåhövdad profil och vandrat flera grader närmare den mer stabila Égalité. Courage, en mycket liten och svag båge under Voyagers förbiflygning, sågs öka i ljusstyrka 1998, medan den nyligen var tillbaka till sin vanliga svaghet men hade avancerat ytterligare 8° före de andra bågarna. Det vill säga, den verkar ha hoppat över till nästa stabila korotationsresonansposition. Det fanns också vissa förslag om att ringbågarna kan ha varit normalt avtagande. Observationer i synligt ljus visar dock att den totala mängden material i bågarna har varit ungefär konstant, men de är svagare i det infraröda området där tidigare observationer gjordes. Denna aktivitet hos ringbågarna är för närvarande inte klarlagd.

Förutom den yttre Adamsringen är de andra ringarrangemangen i riktning mot Neptunus yta följande:

• En namnlös, oklar, klumpig dammring i Galateas omloppsbana.
• Den stora Lassellringen (1989 N4R) är ett tunt lager som sträcker sig 4000 km inåt med en radie på cirka 59 200 km. Den är dammig men mindre än några av de andra ringarna och kan i detta läge jämföras med den sammanhängande delen av Adamsringen. Det finns en ljushetskärna på dess ytterkant som har kallats Arago Ring (1989 N5R), och Lassell Ringens inre kant gränsar till LeVerrier Ringen.
• Den smala LeVerrier-ringen (1989 N2R) är den näst mest kända av Neptunus ringar, och ligger precis utanför månen Despinas bana med cirka 700 km. Den är mycket dammig och liknar i hög grad ringbågarna.
• Den innersta Galle-ringen (1989 N3R) är mycket liten och inte särskilt känd. Den ligger djupt inne i banan för den innersta av Neptunus månar, Naiad. Galle-ringen är mycket dammig på samma sätt som ringbågarna.

Bilderna från Voyager tycks också antyda att det finns en bred skiva av utspridda material som sträcker sig innanför den 50 000 km långa radie som omger Galle-ringen, men det är svårt att skilja den från Neptunus ljusstyrka, och därför är dess existens osäker.