Gelang Neptun

Gelang Neptun terutamanya terdiri daripada lima cincin utama. Mereka pertama kali ditemui (sebagai "arka") oleh pemerhatian serentak keghairahan bintang pada 22 Julai 1984 oleh Patrice Bouchet, Reinhold Häfner dan Jean Manfroid di Balai Cerap La Silla (ESO) yang sedang menjalankan program pemerhatian okultisme bintang yang dicadangkan oleh [André Brahic] dan Franço Brunise dari Paris. Observatory dan pasukan William B. Hubbard di Cerro Tololo Interamerican Observatory di Chile. Mereka akhirnya digambarkan pada tahun 1989 oleh kapal angkasa Voyager 2. Pada ketumpatan tertingginya, ia setanding dengan bahagian cincin utama Zuhal yang kurang padat seperti gelang C dan Bahagian Cassini, tetapi kebanyakan sistem cincin Neptunus agak samar dan berdebu, dalam beberapa aspek lebih menyerupai cincin Musytari. Gelang Neptunus dinamakan sempena ahli astronomi yang menyumbang kerja penting di planet ini: Galle, Le Verrier, Lassell, Arago, dan Adams.Listed in increasing distance from the planet Neptun juga mempunyai cincin samar yang tidak dinamakan bertepatan dengan orbit bulan Galatea. Tiga bulan lain mengorbit antara cincin: Naiad, Thalassa dan Despina.

Cincin Neptun diperbuat daripada bahan yang sangat gelap, kemungkinan sebatian organik yang diproses oleh sinaran, sama seperti yang terdapat dalam gelang Uranus. Perkadaran habuk dalam gelang (antara 20% dan 70%) adalah tinggi, manakala kedalaman optiknya rendah hingga sederhana, kurang daripada 0.1. Uniknya, cincin Adams termasuk lima arka yang berbeza, bernama Fraternité, Égalité 1 dan 2, Liberté, dan Courage. Arka menempati julat sempit longitud orbit dan sangat stabil, hanya berubah sedikit sejak pengesanan awalnya pada tahun 1980. Bagaimana arka distabilkan masih dalam perdebatan. Walau bagaimanapun, kestabilan mereka mungkin berkaitan dengan interaksi bergema antara cincin Adams dan bulan gembala dalamannya, Galatea.

 Penemuan dan pemerhatian 
Sebutan pertama cincin di sekitar Neptune bermula pada tahun 1846 apabila William Lassell, penemu bulan terbesar Neptunus, Triton, menyangka dia telah melihat cincin di sekeliling planet ini. Bagaimanapun, dakwaannya tidak pernah disahkan dan berkemungkinan ia adalah artifak pemerhatian. Pengesanan cincin pertama yang boleh dipercayai dibuat pada tahun 1968 oleh okultasi bintang, walaupun keputusan itu tidak dapat disedari sehingga tahun 1977 apabila cincin Uranus ditemui. Tidak lama selepas penemuan Uranus, pasukan dari Universiti Villanova yang diketuai oleh Harold J. Reitsema mula mencari cincin di sekitar Neptune. Pada 24 Mei 1981, mereka mengesan penurunan kecerahan bintang semasa satu ghaib; bagaimanapun, cara bintang itu dimalapkan tidak mencadangkan cincin. Kemudian, selepas penerbangan Voyager, didapati bahawa keghairahan itu disebabkan oleh bulan Neptunus kecil Larissa, satu peristiwa yang sangat luar biasa.

Pada tahun 1980-an, okultasi yang ketara adalah lebih jarang berlaku untuk Neptun berbanding Uranus, yang terletak berhampiran Bima Sakti pada masa itu dan dengan itu bergerak melawan medan bintang yang lebih padat. Keghairahan Neptunus seterusnya, pada 12 September 1983, menghasilkan kemungkinan pengesanan gelang. Walau bagaimanapun, keputusan berasaskan tanah tidak dapat disimpulkan. Dalam tempoh enam tahun akan datang, kira-kira 50 ghaib lain telah diperhatikan dengan hanya kira-kira satu pertiga daripadanya membuahkan hasil yang positif. Sesuatu (mungkin arka yang tidak lengkap) pasti wujud di sekitar Neptun, tetapi ciri-ciri sistem gelang masih menjadi misteri. Kapal angkasa Voyager 2 membuat penemuan muktamad gelang Neptunus semasa penerbangan Neptunus pada tahun 1989, melalui sedekat 4,950 km (3,080 bt) di atas atmosfera planet pada 25 Ogos. Ia mengesahkan bahawa kejadian ghaib sekali-sekala yang diperhatikan sebelum ini sememangnya disebabkan oleh arka dalam gelang Adams (lihat di bawah). Selepas Voyager fly-by, pemerhatian ghaib terestrial sebelumnya telah dianalisis semula menghasilkan ciri-ciri lengkok cincin seperti pada tahun 1980-an, yang sepadan dengan yang ditemui oleh Voyager 2 hampir sempurna.

Sejak penerbangan Voyager 2, gelang paling terang (Adams dan Le Verrier) telah diimejkan dengan Teleskop Angkasa Hubble dan teleskop berasaskan Bumi, disebabkan oleh kemajuan dalam resolusi dan kuasa pengumpulan cahaya. Ia boleh dilihat, sedikit di atas paras bunyi latar belakang, pada panjang gelombang yang diserap metana di mana silau dari Neptun berkurangan dengan ketara. Deringan yang lebih lemah masih jauh di bawah ambang keterlihatan untuk instrumen ini. Pada tahun 2022 cincin itu telah diimejkan oleh Teleskop Angkasa James Webb, yang membuat pemerhatian pertama bagi gelang yang lebih samar sejak Voyager 2 terbang melaluinya.

 Sifat am 
Neptun mempunyai lima gelang yang berbeza dinamakan, mengikut urutan jarak yang semakin meningkat dari planet, Galle, Le Verrier, Lassell, Arago dan Adams. Sebagai tambahan kepada gelang yang jelas ini, Neptune juga mungkin mempunyai kepingan bahan yang sangat samar merentang ke dalam dari Le Verrier ke gelang Galle, dan mungkin lebih jauh ke arah planet ini. Tiga daripada cincin Neptunus adalah sempit, dengan lebar kira-kira 100 km atau kurang;sebaliknya, gelang Galle dan Lassell adalah luas—lebarnya antara 2,000 dan 5,000 km. The Adams ring consists of five bright arcs embedded in a fainter continuous ring. Meneruskan lawan jam, lengkok adalah: Fraternité, Égalité 1 dan 2, Liberté, dan Courage. Empat nama pertama datang daripada "kebebasan, kesaksamaan, persaudaraan", moto Revolusi dan Republik Perancis. Terminologi itu dicadangkan oleh penemu asal mereka, yang telah menemui mereka semasa okultasi bintang pada tahun 1984 dan 1985. Empat bulan Neptunus kecil mempunyai orbit di dalam sistem gelang: Naiad dan Thalassa mengorbit di celah antara gelang Galle dan Le Verrier; Despina berada tepat di dalam gelanggang Le Verrier; dan Galatea terletak sedikit ke dalam gelang Adams, tertanam dalam cincin kecil yang samar dan tidak bernama.

Cincin Neptunus mengandungi sejumlah besar habuk bersaiz mikrometer: pecahan habuk mengikut luas keratan rentas adalah antara 20% dan 70%. Dalam hal ini, ia adalah serupa dengan cincin Musytari, di mana pecahan habuk adalah 50%–100%, dan sangat berbeza daripada cincin Zuhal dan Uranus, yang mengandungi sedikit habuk (kurang daripada 0.1%). Zarah-zarah dalam cincin Neptune dibuat daripada bahan gelap; mungkin campuran ais dengan organik yang diproses sinaran. Gelangnya berwarna kemerahan, dan albedos geometri (0.05) dan Bond (0.01–0.02)nya adalah serupa dengan zarah cincin Uranian dan bulan Neptunus dalam. Gelang secara amnya nipis secara optik (telus); kedalaman optik biasa mereka tidak melebihi 0.1. Secara keseluruhan, gelang Neptunus menyerupai Musytari; kedua-dua sistem terdiri daripada gelang kecil yang samar, sempit, berdebu dan juga gelang berdebu lebar yang samar.

Gelang Neptunus, seperti gelang Uranus, dianggap agak muda; umur mereka mungkin jauh lebih rendah daripada Sistem Suria. Juga, seperti yang terdapat di Uranus, gelang Neptun mungkin terhasil daripada pemecahan perlanggaran pada satu masa dalam bulan. Peristiwa sedemikian mencipta tali pinggang moonlet, yang bertindak sebagai sumber habuk untuk gelang. Dalam hal ini gelang Neptun adalah serupa dengan jalur berdebu samar yang diperhatikan oleh Voyager 2 di antara gelang utama Uranus.

Pemerhatian inframerah daripada Kamera Inframerah Berdekatan Teleskop Angkasa James Webb (NIRCam) telah memberikan pandangan baharu tentang komposisi cincin Neptune. Analisis spektrum menunjukkan bahawa gelang hanya menunjukkan penyerapan lemah berhampiran 3 mikrometer, tandatangan yang biasanya dikaitkan dengan ais air, menunjukkan bahawa ia dikuasai oleh zarah kecil dan berdebu yang mengaburkan ciri tersebut. Gelang Le Verrier dan Adams yang sempit terserlah dengan jelas dalam profil kecerahan, manakala gelang Lassell dan Arago kelihatan sebagai struktur seperti rak yang lebih luas. Gelang Galle yang samar kelihatan pada panjang gelombang yang lebih pendek tetapi masih sukar untuk dikaji kerana kecerahannya yang rendah. Perbandingan dengan sistem gelang Uranus menyerlahkan bahawa gelang Neptunus lebih merah dan kurang menunjukkan bukti ais air, mungkin disebabkan oleh sejarah pembentukan yang berbeza atau pencemaran daripada bahan yang dikaitkan dengan Triton, bulan besar yang ditangkap Neptunus. Penemuan ini membantu memperhalusi pemahaman kita tentang komposisi gelang, taburan saiz zarah, dan interaksinya dengan bulan berdekatan.

 Gelang dalaman 

 Gelang Galle 
Gelang paling dalam Neptun dipanggil gelang Galle selepas Johann Gottfried Galle, orang pertama yang melihat Neptun melalui teleskop (1846).Ia adalah kira-kira 2,000 km lebar dan mengorbit 41,000–43,000 km dari planet ini. Ia adalah gelang samar dengan purata kedalaman optik normal sekitar 10−4, dan dengan kedalaman setara 0.15 km. Pecahan habuk dalam cincin ini dianggarkan dari 40% hingga 70%.
 Gelang Le Verrier 
Gelang seterusnya dinamakan gelang Le Verrier sempena Urbain Le Verrier, yang meramalkan kedudukan Neptunus pada tahun 1846. Dengan jejari orbit kira-kira 53,200 km, ia sempit, dengan lebar kira-kira 113 km. Kedalaman optik biasa ialah 0.0062 ± 0.0015, yang sepadan dengan kedalaman setara 0.7 ± 0.2 km. Pecahan habuk dalam gelang Le Verrier berkisar antara 40% hingga 70%. Bulan kecil Despina, yang mengorbit tepat di dalamnya pada 52,526 km, mungkin memainkan peranan dalam kurungan gelang dengan bertindak sebagai gembala.
 Gelang Lassell 
Gelang Lassell, juga dikenali sebagai dataran tinggi, adalah gelang terluas dalam sistem Neptunus. Ia dinamakan sempena William Lassell, ahli astronomi Inggeris yang menemui bulan terbesar Neptunus, Triton. Gelang ini ialah kepingan bahan samar yang menduduki ruang antara gelang Le Verrier pada kira-kira 53,200 km dan gelang Arago pada 57,200 km. Purata kedalaman optik normalnya adalah sekitar 10−4, yang sepadan dengan kedalaman yang setara dengan 0.4 km. Pecahan habuk gelang berada dalam julat dari 20% hingga 40%.

 Gelang berpotensi 
Terdapat puncak kecerahan kecil berhampiran pinggir luar gelang Lassell, terletak pada 57,200 km dari Neptun dan kurang daripada 100 km lebar, yang sesetengah saintis planet memanggil gelang Arago selepas François Arago, seorang ahli matematik, fizik, ahli astronomi dan ahli politik Perancis. Walau bagaimanapun, banyak penerbitan tidak menyebut gelang Arago sama sekali.

 Gelang Adams 
Gelang Adams luar, dengan jejari orbit kira-kira 63,930 km, adalah gelang Neptun yang terbaik dikaji. Ia dinamakan sempena John Couch Adams, yang meramalkan kedudukan Neptun secara bebas daripada Le Verrier. Gelang ini sempit, sedikit sipi dan condong, dengan jumlah lebar kira-kira35 km (15–50 km), dan kedalaman optik biasa adalah sekitar 0.011 ± 0.003 di luar lengkok, yang sepadan dengan kedalaman bersamaan kira-kira 0.4 km. Pecahan habuk dalam gelang ini adalah dari 20% hingga 40%—lebih rendah daripada gelang sempit lain. Bulan kecil Neptunus Galatea, yang mengorbit tepat di dalam cincin Adams pada 61,953 km, bertindak seperti gembala, mengekalkan zarah cincin dalam julat sempit jejari orbit melalui resonans luar Lindblad 42:43. Pengaruh graviti Galatea menghasilkan 42 goyangan jejari dalam gelang Adams dengan amplitud kira-kira 30 km, yang telah digunakan untuk membuat kesimpulan jisim Galatea.

 Arka 
Bahagian paling terang gelang Adams, lengkok gelang, adalah unsur pertama sistem gelang Neptunus yang ditemui. Arka adalah kawasan diskret dalam gelang di mana zarah-zarah yang terkandung di dalamnya secara misteri berkumpul bersama. Gelang Adams diketahui terdiri daripada lima lengkok pendek, yang menempati julat longitud yang agak sempit dari 247° hingga 294°. Pada tahun 1986 mereka terletak di antara longitud:
 247–257° (Fraternité),
 261–264° (Égalité 1),
 265–266° (Égalité 2),
 276–280° (Liberté),
 284.5–285.5° (Courage).
Arka paling terang dan terpanjang ialah Fraternité; yang paling lemah ialah Keberanian. Kedalaman optik biasa arka dianggarkan terletak dalam julat 0.03–0.09 (0.034 ± 0.005 for pinggir utama arka Liberté seperti yang diukur dengan okultasi bintang); lebar jejari adalah lebih kurang sama dengan gelang selanjar—kira-kira 30 km. Kedalaman lengkok yang setara berbeza-beza dalam julat 1.25–2.15 km (0.77 ± 0.13 km untuk pinggir utama lengkok Liberté). Pecahan habuk dalam arka adalah dari 40% hingga 70%. Arka dalam gelang Adams agak serupa dengan arka dalam gelang G Zuhal.

Imej Voyager 2 beresolusi tertinggi mendedahkan kegumpalan yang ketara dalam lengkok, dengan pemisahan biasa antara rumpun yang boleh dilihat 0.1° hingga 0.2°, yang sepadan dengan 100–200 km di sepanjang gelanggang. Oleh kerana gumpalan tidak diselesaikan, ia mungkin termasuk badan yang lebih besar atau tidak, tetapi pastinya dikaitkan dengan kepekatan habuk mikroskopik seperti yang dibuktikan oleh kecerahannya yang dipertingkatkan apabila diterangi oleh Matahari.

Arka adalah struktur yang agak stabil. Ia telah dikesan oleh okultasi bintang berasaskan darat pada tahun 1980-an, oleh Voyager 2 pada tahun 1989 dan oleh Teleskop Angkasa Hubble dan teleskop berasaskan darat pada tahun 1997–2005 dan kekal pada garis bujur orbit yang sama. Bagaimanapun beberapa perubahan telah diperhatikan. Kecerahan keseluruhan arka menurun sejak 1986. Arka Courage melonjak ke hadapan sebanyak 8° hingga 294° (ia mungkin melompat ke kedudukan resonans putaran bersama stabil seterusnya) manakala arka Liberté hampir hilang pada tahun 2003. Arka Fraternité dan Égalité (1 dan 2) telah menunjukkan variasi yang tidak teratur dalam kecerahan relatifnya. Dinamik mereka yang diperhatikan mungkin berkaitan dengan pertukaran habuk di antara mereka. Keberanian, arka yang sangat samar ditemui semasa penerbangan Voyager, dilihat menyala dalam kecerahan pada tahun 1998; ia kembali kepada kemalapan biasa menjelang Jun 2005. Pemerhatian cahaya yang boleh dilihat menunjukkan bahawa jumlah keseluruhan bahan dalam arka kekal lebih kurang tetap, tetapi ia lebih malap dalam panjang gelombang cahaya inframerah di mana pemerhatian sebelumnya telah diambil.

 Pengurungan 
Arka dalam cincin Adams kekal tidak dapat dijelaskan. Kewujudan mereka adalah teka-teki kerana dinamik orbital asas membayangkan bahawa mereka harus merebak ke dalam gelang seragam selama beberapa tahun. Beberapa hipotesis tentang pengurungan lengkok telah dicadangkan, yang paling banyak dipublikasikan menyatakan bahawa Galatea mengehadkan lengkok melalui resonans kecenderungan putaran bersama (CIR) 42:43. Resonans mencipta 84 tapak stabil di sepanjang orbit gelang, setiap satunya 4° panjang, dengan arka berada di tapak bersebelahan. Walau bagaimanapun, pengukuran pergerakan min cincin dengan teleskop Hubble dan Keck pada tahun 1998 membawa kepada kesimpulan bahawa cincin itu tidak berada dalam CIR dengan Galatea.

Model kemudian mencadangkan bahawa kurungan terhasil daripada resonans kesipian putaran bersama (CER). Model dia mengambil kira jisim terhingga gelang Adams, yang diperlukan untuk menggerakkan resonans lebih dekat ke gelang. Hasil sampingan hipotesis ini ialah anggaran jisim untuk gelang Adams—kira-kira 0.002 jisim Galatea. Hipotesis ketiga yang dicadangkan pada tahun 1986 memerlukan bulan tambahan yang mengorbit di dalam cincin; lengkok dalam kes ini terperangkap dalam titik Lagrangian yang stabil. Bagaimanapun pemerhatian Voyager 2 meletakkan kekangan ketat pada saiz dan jisim mana-mana bulan yang belum ditemui, menjadikan hipotesis sedemikian tidak mungkin. Beberapa hipotesis lain yang lebih rumit berpendapat bahawa sebilangan anak kecil terperangkap dalam resonans putaran bersama dengan Galatea, memberikan kurungan lengkok dan pada masa yang sama berfungsi sebagai sumber habuk.

 Penjelajahan 
Gelang itu telah disiasat secara terperinci semasa kapal angkasa Voyager 2 terbang melalui Neptun pada Ogos 1989. Mereka dikaji dengan pengimejan optik, dan melalui pemerhatian okultasi dalam cahaya ultraungu dan boleh dilihat. Kuar angkasa memerhatikan gelang dalam geometri berbeza berbanding Matahari, menghasilkan imej cahaya berselerak belakang, berselerak ke hadapan dan berselerak sisi.Cahaya bertaburan ke hadapan ialah cahaya yang bertaburan pada sudut kecil berbanding cahaya suria. Cahaya berselerak belakang ialah cahaya berserakan pada sudut hampir 180° (ke belakang) berbanding cahaya suria. Sudut serakan adalah hampir 90° untuk cahaya berselerak sisi. Analisis imej-imej ini membenarkan derivasi fungsi fasa (pergantungan pemantulan gelang pada sudut antara pemerhati dan Matahari), dan geometri dan Bond albedo zarah gelang. Analisis imej Voyager juga membawa kepada penemuan enam bulan dalam Neptun, termasuk gembala gelang Adams Galatea.

 Nilai-nilai 
 Nama gelang Radius (km) Lebar (km) Kedalaman setara (km)Kedalaman setara bagi gelang Galle dan Lassell adalah hasil daripada lebarnya dan kedalaman optik biasa. Kedalaman optik Pecahan habuk,% Ecc. Termasuk (°) Nota Galle (N42) 40,900–42,900 2,000 0.15 ~ 10−4 40–70 ? ? Gelang samar luas Le Verrier (N53) 53,200 ± 20 113 0.7 ± 0.2 6.2 ± 1.5 40–70 ? ? Gelang sempit Lassell 53,200–57,200 4,000 0.4 ~ 10−4 20–40 ? ? Gelang Lassell ialah kepingan bahan samar yang terbentang dari Le Verrier ke Arago Arago 57,200 <100 ? ? ? ? ? Adams (N63) 62,932 ± 2 15–50 0.41.25–2.15 (in arcs) 0.011 ± 0.0030.03–0.09 (in arcs) 20–40 40–70 (in arcs) 4.7 ± 0.2 0.0617 ± 0.0043 Lima arka terang

*Tanda soal bermakna parameter tidak diketahui.

 Nota 

 Rujukan 

 Pautan luar 

 Neptune's Rings oleh NASA's Solar System Exploration
 Gazetteer of Planetary Nomenclature – Ring and Ring Gap Nomenclature (Neptune), USGS