Neptün'ün Halkaları -Rings of Neptune
Neptün'ün halkaları temel olarak beş ana halkadan oluşur ve ilk olarak 22 Temmuz 1984'te Patrice Bouchet , Reinhold Häfner ve Jean Manfroid tarafından Şili'deki La Silla Gözlemevi'nde (ESO) André Brahic tarafından önerilen bir gözlem programı sırasında keşfedildi ("yaylar" olarak). ve Paris Gözlemevi'nden Bruno Sicardy ve F. Vilas ve L.-R tarafından Cerro Tololo Interamerican Gözlemevi'nde. William Hubbard tarafından yönetilen bir program için Elicer. Sonunda 1989'da Voyager 2 uzay aracı tarafından görüntülendiler. En yoğun olduklarında, Satürn'ün ana halkalarının daha az yoğun kısımlarıyla karşılaştırılabilirler.C halkası ve Cassini Bölümü gibi, ancak Neptün'ün halka sisteminin çoğu oldukça zayıf, soluk ve tozlu , Jüpiter'in halkalarına daha çok benziyor . Neptün'ün halkaları, gezegende önemli çalışmalara katkıda bulunan gökbilimcilerin adını almıştır: Galle , Le Verrier , Lassell , Arago ve Adams . Neptün'ün ayrıca Galatea uydusunun yörüngesiyle çakışan soluk, isimsiz bir halka vardır . Halkalar arasında yörüngede dönen diğer üç uydu: Naiad , Thalassa ve Despina .
Neptün'ün halkaları, Uranüs'ün halkalarında bulunanlara benzer şekilde, radyasyonla işlenmiş muhtemelen organik bileşikler olan aşırı karanlık malzemeden yapılmıştır . Halkalardaki toz oranı (%20 ile %70 arasında) yüksektir, optik derinlikleri ise 0,1'in altında düşük ila orta düzeydedir. Benzersiz bir şekilde Adams halkası, Fraternité, Égalité 1 ve 2, Liberté ve Courage adlı beş ayrı yay içerir. Yaylar, yörünge boylamlarının dar bir aralığını kaplar ve 1980'deki ilk tespitlerinden bu yana çok az değişiklik gösterdikleri için oldukça kararlıdırlar. Yayların nasıl stabilize olduğu hala tartışılmaktadır. Bununla birlikte, kararlılıkları muhtemelen Adams halkası ve onun içteki çoban ayı Galatea arasındaki rezonans etkileşimi ile ilgilidir.
Keşif ve gözlemler
Neptün'ün etrafındaki halkalardan ilk söz , Neptün'ün en büyük ayı Triton'un kaşifi William Lassell'in gezegenin etrafında bir halka gördüğünü düşündüğü 1846 yılına kadar uzanır . Ancak iddiası hiçbir zaman doğrulanmadı ve muhtemelen gözlemsel bir eserdi . Bir halkanın ilk güvenilir tespiti, 1968'de yıldız örtülmesi ile yapıldı, ancak bu sonuç , Uranüs'ün halkalarının keşfedildiği 1977'ye kadar fark edilmeyecekti . Uranüs keşfinden kısa bir süre sonra, Harold J. Reitsema liderliğindeki Villanova Üniversitesi'nden bir ekip, Neptün çevresinde halka aramaya başladı. 24 Mayıs 1981'de, bir örtünme sırasında bir yıldızın parlaklığında bir düşüş tespit ettiler; ancak yıldızın kararma şekli bir halkayı akla getirmiyordu. Daha sonra, Voyager uçuşundan sonra, tıkanmanın, oldukça sıra dışı bir olay olan küçük Neptün uydusu Larissa'dan kaynaklandığı bulundu.
1980'lerde, Neptün için önemli örtünmeler, o sırada Samanyolu'nun yakınında bulunan ve dolayısıyla daha yoğun bir yıldız alanına karşı hareket eden Uranüs'ten çok daha nadirdi. Neptün'ün 12 Eylül 1983'teki bir sonraki örtünmesi, bir halkanın olası bir tespitiyle sonuçlandı. Ancak, zemine dayalı sonuçlar yetersizdi. Önümüzdeki altı yıl boyunca, yaklaşık 50 başka tıkanma gözlemlendi ve bunların sadece yaklaşık üçte biri olumlu sonuçlar verdi. Neptün'ün çevresinde bir şeyler (muhtemelen tamamlanmamış yaylar) kesinlikle vardı, ancak halka sisteminin özellikleri bir sır olarak kaldı. Voyager 2 uzay aracı, 1989'da Neptün'ün yanından geçerken, 25 Ağustos'ta gezegenin atmosferinin 4.950 km (3.080 mi) yakınından geçerek Neptün halkalarının kesin keşfini yaptı. Daha önce gözlemlenen ara sıra meydana gelen okültasyon olaylarının gerçekten de Adams halkası içindeki yaylardan kaynaklandığını doğruladı (aşağıya bakınız). Voyager uçuşundan sonra , önceki karasal örtülme gözlemleri yeniden analiz edildi ve halka yaylarının 1980'lerdeki özellikleriyle, Voyager 2 tarafından bulunanlarla neredeyse mükemmel bir şekilde eşleşti.
Voyager 2'nin uçuşundan bu yana , çözünürlük ve ışık toplama gücündeki ilerlemeler sayesinde en parlak halkalar (Adams ve Le Verrier), Hubble Uzay Teleskobu ve Dünya tabanlı teleskoplarla görüntülendi. Neptün'den gelen parıltının önemli ölçüde azaldığı metan tarafından emilen dalga boylarında arka plan gürültü seviyelerinin biraz üzerinde görülebilirler . Daha soluk halkalar hala görünürlük eşiğinin çok altında.
Genel Özellikler
Neptün, gezegenden artan uzaklık sırasına göre Galle, Le Verrier, Lassell, Arago ve Adams adlı beş ayrı halkaya sahiptir. Bu iyi tanımlanmış halkalara ek olarak, Neptün ayrıca Le Verrier'den Galle halkasına ve muhtemelen gezegene doğru daha uzağa uzanan son derece zayıf bir malzeme tabakasına da sahip olabilir. Neptün halkalarından üçü dar, genişliği yaklaşık 100 km veya daha az; aksine, Galle ve Lassell halkaları geniştir - genişlikleri 2.000 ile 5.000 km arasındadır. Adams halkası, daha soluk bir sürekli halkaya gömülü beş parlak yaydan oluşur. Saat yönünün tersine ilerleyen yaylar şunlardır: Fraternité, Égalité 1 ve 2, Liberté ve Courage. İlk üç isim Fransız İhtilali ve Cumhuriyet'in mottosu olan " özgürlük, eşitlik, kardeşlik "ten gelmektedir . Terminoloji, onları 1984 ve 1985'teki yıldız örtülmeleri sırasında bulan orijinal kaşifler tarafından önerildi. Dört küçük Neptün uydusu halka sisteminin içinde yörüngelere sahiptir: Galle ve Le Verrier halkaları arasındaki boşlukta Naiad ve Thalassa yörüngesi; Despina , Le Verrier halkasının hemen içinde; ve Galatea , isimsiz, soluk, dar bir lülenin içine gömülmüş, Adams halkasının biraz içinde yer alır.
Neptün halkaları büyük miktarda mikrometre boyutunda toz içerir : kesit alanına göre toz oranı %20 ile %70 arasındadır. Bu bakımdan , toz fraksiyonunun %50-100 olduğu Jüpiter'in halkalarına benzerler ve çok az toz içeren (%0,1'den az) Satürn ve Uranüs'ün halkalarından çok farklıdırlar. Neptün'ün halkalarındaki parçacıklar koyu renkli bir malzemeden yapılmıştır; muhtemelen radyasyonla işlenmiş organiklerle buz karışımı . Halkalar kırmızımsı renktedir ve geometrik (0.05) ve Bond (0.01-0.02) albedosları , Uranüs halkalarının parçacıklarının ve iç Neptün uydularınınkilere benzer . Halkalar genellikle optik olarak incedir (saydam); normal optik derinlikleri 0,1'i geçmez. Bir bütün olarak, Neptün halkaları Jüpiter'inkilere benziyor; her iki sistem de soluk, dar, tozlu buklelerden ve hatta daha soluk geniş tozlu halkalardan oluşur.
Neptün'ün halkalarının, Uranüs'ünkiler gibi nispeten genç olduğu düşünülmektedir; yaşları muhtemelen Güneş Sistemi'ninkinden önemli ölçüde daha azdır . Ayrıca, Uranüs'ünkiler gibi, Neptün'ün halkaları da muhtemelen bir zamanların iç uydularının çarpışma sonucu parçalanmasından kaynaklanmıştır. Bu tür olaylar , halkalar için toz kaynağı görevi gören aycık kemerleri oluşturur. Bu açıdan Neptün'ün halkaları, Voyager 2'nin Uranüs'ün ana halkaları arasında gözlemlediği soluk tozlu bantlara benzer.
İç halkalar
Neptün'ün en içteki halkasına, Neptün'ü teleskopla (1846) gören ilk kişi olan Johann Gottfried Galle'den sonra Galle halkası denir . Yaklaşık 2.000 km genişliğinde ve gezegenden 41.000-43.000 km uzaklıkta yörüngede dönüyor. Ortalama normal optik derinliği yaklaşık 10-4 ve eşdeğer derinliği 0,15 km olan soluk bir halkadır. Bu halkadaki toz oranının %40 ila %70 arasında olduğu tahmin edilmektedir.
Bir sonraki halka, 1846'da Neptün'ün konumunu tahmin eden Urbain Le Verrier'den sonra Le Verrier halkası olarak adlandırılmıştır . Yaklaşık 53.200 km'lik bir yörünge yarıçapı ile dardır ve yaklaşık 113 km genişliğindedir. Normal optik derinliği 0,0062 ± 0,0015'tir, bu da 0,7 ± 0,2 km'lik eşdeğer bir derinliğe karşılık gelir. Le Verrier halkasındaki toz oranı %40 ile %70 arasında değişmektedir. İçinde 52.526 km hızla dönen küçük ay Despina , bir çoban gibi davranarak halkanın hapsedilmesinde rol oynayabilir .
Plato olarak da bilinen Lassell halkası, Neptün sistemindeki en geniş halkadır. Neptün'ün en büyük ayı Triton'u keşfeden İngiliz astronom William Lassell'in adaşı . Bu halka, yaklaşık 53.200 km'deki Le Verrier halkası ile 57.200 km'deki Arago halkası arasındaki boşluğu kaplayan soluk bir malzeme tabakasıdır. Ortalama normal optik derinliği 10 −4 civarındadır , bu da 0,4 km'lik eşdeğer bir derinliğe karşılık gelir. Halkanın toz oranı %20 ila %40 aralığındadır.
Neptün'den 57.200 km uzaklıkta ve 100 km'den daha az genişlikte bulunan Lassell halkasının dış kenarına yakın küçük bir parlaklık zirvesi var, bazı gezegen bilimciler Fransız matematikçi, fizikçi, astronom ve politikacı François Arago'dan sonra Arago halkası olarak adlandırıyor. . Ancak, birçok yayın Arago halkasından hiç bahsetmiyor.
Adams yüzüğü
Yaklaşık 63.930 km'lik bir yörünge yarıçapına sahip olan dış Adams halkası, Neptün'ün halkaları arasında en iyi çalışılanıdır. Neptün'ün konumunu Le Verrier'den bağımsız olarak tahmin eden John Couch Adams'ın adını almıştır . Bu halka dar, hafif eksantrik ve eğimlidir, toplam genişliği yaklaşık 35 km (15-50 km) ve normal optik derinliği yayların dışında yaklaşık 0.011 ± 0.003'tür, bu da yaklaşık 0,4 km'lik eşdeğer derinliğe karşılık gelir. Bu halkadaki toz oranı %20 ila %40 arasındadır - diğer dar halkalardan daha düşüktür. 61.953 km'de Adams halkasının hemen içinde dönen Neptün'ün küçük uydusu Galatea , halka parçacıklarını 42:43 dış Lindblad rezonansı aracılığıyla dar bir yörünge yarıçapı aralığında tutan bir çoban gibi davranır . Galatea'nın yerçekimi etkisi, Adams halkasında Galatea'nın kütlesini anlamak için kullanılan, yaklaşık 30 km'lik bir genliğe sahip 42 radyal kıpırdanma yaratır .
yaylar
Adams halkasının en parlak kısımları olan halka yayları, Neptün'ün halka sisteminin keşfedilen ilk unsurlarıydı. Yaylar, içerdiği parçacıkların gizemli bir şekilde bir araya toplandığı halka içindeki ayrı bölgelerdir. Adams halkasının, 247° ila 294° arasında nispeten dar bir boylam aralığını işgal eden beş kısa yay içerdiği bilinmektedir . 1986'da şu boylamlar arasında bulunuyorlardı:
- 247–257° (Kardeşlik),
- 261–264° (Egalité 1),
- 265–266° (Egalité 2),
- 276–280° (Özgürlük),
- 284.5–285.5° (Cesaret).
En parlak ve en uzun ark Fraternité idi; en zayıfı Cesaretti. Yayların normal optik derinliklerinin 0,03-0,09 (yıldız örtülmesi ile ölçüldüğü üzere Liberté yayının ön kenarı için 0,034 ± 0,005) aralığında olduğu tahmin edilmektedir; radyal genişlikler yaklaşık olarak sürekli halkanınkiyle aynıdır - yaklaşık 30 km. Yayların eşdeğer derinlikleri 1,25-2,15 km (Liberté yayının ön kenarı için 0,77 ± 0,13 km) aralığında değişir. Yaylardaki toz oranı %40 ila %70 arasındadır. Adams halkasındaki yaylar, Satürn'ün G halkasındaki yaya biraz benzer .
En yüksek çözünürlüklü Voyager 2 görüntüleri, halka boyunca 100-200 km'ye tekabül eden 0,1° ila 0,2°'lik görünür kümeler arasında tipik bir ayrım ile yaylarda belirgin bir kümelenme ortaya çıkardı. Kümeler çözülmediği için daha büyük cisimler içerebilir veya içermeyebilir, ancak Güneş tarafından arkadan aydınlatıldığında artan parlaklıklarıyla kanıtlandığı gibi kesinlikle mikroskobik toz konsantrasyonlarıyla ilişkilidirler.
Yaylar oldukça kararlı yapılardır. 1980'lerde yer tabanlı yıldız örtülmesi, 1989'da Voyager 2 ve 1997-2005 yıllarında Hubble Uzay Teleskobu ve yer tabanlı teleskoplar tarafından tespit edildiler ve yaklaşık olarak aynı yörünge boylamlarında kaldılar. Ancak bazı değişiklikler fark edildi. Yayların genel parlaklığı 1986'dan beri azaldı. Cesaret yayı 8°'den 294°'ye sıçradı (muhtemelen bir sonraki kararlı ko-rotasyon rezonans konumuna atladı), Liberté yayı 2003'e kadar neredeyse kayboldu. Fraternité ve Égalité ( 1 ve 2) yaylar, göreli parlaklıklarında düzensiz değişimler göstermiştir. Gözlenen dinamikleri muhtemelen aralarındaki toz alışverişi ile ilgilidir. Voyager uçuşu sırasında bulunan çok zayıf bir yay olan Cesaret'in 1998'de parlaklıkta parladığı görüldü; Haziran 2005'e kadar her zamanki loşluğuna geri döndü. Görünür ışık gözlemleri, yaylardaki toplam malzeme miktarının yaklaşık olarak sabit kaldığını, ancak önceki gözlemlerin yapıldığı kızılötesi ışık dalga boylarında daha sönük olduklarını gösteriyor.
Kapatılma
Adams halkasındaki yaylar açıklanamıyor. Varlıkları bir bilmece çünkü temel yörünge dinamikleri, birkaç yıl içinde tek tip bir halkaya yayılmaları gerektiğini ima ediyor. Yayların sınırlandırılmasıyla ilgili çeşitli teoriler öne sürülmüştür, bunlardan en yaygın olarak duyurulanları Galatea'nın yayları 42:43 ortak dönüşlü eğim rezonansı (CIR) ile sınırlandırdığını savunmaktadır. Rezonans, halkanın yörüngesi boyunca, her biri 4° uzunluğunda ve bitişik bölgelerde bulunan yaylarla 84 kararlı bölge oluşturur. Ancak 1998 yılında Hubble ve Keck teleskopları ile halkaların ortalama hareketinin ölçülmesi, halkaların Galatea ile CIR'de olmadığı sonucuna varmıştır.
Daha sonraki bir model, kapatmanın bir eş-dönüşlü eksantriklik rezonansından (CER) kaynaklandığını öne sürdü. Model, rezonansı halkaya yaklaştırmak için gerekli olan Adams halkasının sonlu kütlesini hesaba katar. Bu teorinin bir yan ürünü, Adams halkası için bir kütle tahminidir - Galatea kütlesinin yaklaşık 0.002'si. 1986'da önerilen üçüncü bir teori, halkanın içinde dönen ek bir ay gerektirir; bu durumda yaylar kararlı Lagrange noktalarında tutulur . Ancak Voyager 2'nin gözlemleri, keşfedilmemiş herhangi bir uydunun boyutu ve kütlesi üzerinde katı kısıtlamalar getirerek, böyle bir teoriyi olası kıldı. Diğer bazı daha karmaşık teoriler, bazı aycıkların Galatea ile birlikte dönme rezonanslarında sıkışıp kaldığını, yayların sınırlandırılmasını sağladığını ve aynı anda toz kaynağı olarak hizmet ettiğini iddia ediyor.
keşif
Halkalar, Ağustos 1989'da Voyager 2 uzay aracının Neptün'ün yanından geçişi sırasında ayrıntılı olarak araştırıldı . Bunlar optik görüntüleme ile ve morötesi ve görünür ışıktaki örtülmelerin gözlemlenmesi yoluyla incelendi. Uzay sondası, halkaları Güneş'e göre farklı geometrilerde gözlemleyerek, geriye saçılan , ileri saçılan ve yandan saçılan ışığın görüntülerini üretti. Bu görüntülerin analizi, faz fonksiyonunun (gözlemci ile Güneş arasındaki açıya göre halkanın yansıtıcılığının bağımlılığı) ve halka parçacıklarının geometrik ve Bond albedolarının türetilmesine izin verdi. Voyager'ın görüntülerinin analizi , Adams halkalı çoban Galatea da dahil olmak üzere Neptün'ün altı iç uydusunun keşfedilmesine yol açtı .
Özellikleri
| Yüzük adı | Yarıçap (km) | Genişlik (km) | Denk. derinlik (km) | N. Seç. derinlik | Toz oranı,% | Ecc. | Dahil(°) | Notlar |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Galle (N42) | 40.900–42.900 | 2.000 | 0.15 | ~ 10 −4 | 40–70 | ? | ? | Geniş soluk halka |
| Le Verrier (N53) | 53.200 ± 20 | 113 | 0,7 ± 0,2 | 6,2 ± 1,5 × 10 –3 | 40–70 | ? | ? | dar halka |
| Lassel | 53.200–57.200 | 4.000 | 0,4 | ~ 10 −4 | 20-40 | ? | ? | Lassell halkası, Le Verrier'den Arago'ya uzanan soluk bir malzeme tabakasıdır. |
| Arago | 57.200 | <100 | ? | ? | ? | ? | ? | |
| Adams (N63) | 62.932 ± 2 | 15-50 | 0,4 1,25–2,15 (yaylarda) |
0,011 ± 0,003 0,03-0,09 (yaylarda) |
20-40 40–70 (yaylarda) |
4,7 ± 0,2 × 10 –4 | 0.0617 ± 0.0043 | Beş parlak yay |
*Soru işareti, parametrenin bilinmediği anlamına gelir.
Notlar
Referanslar
Dış bağlantılar
- NASA'nın Güneş Sistemi Keşfi ile Neptün'ün Halkaları
- Gezegen İsimlendirme Gazetesi – Halka ve Halka Boşluğu İsimlendirme (Neptün), USGS