Ringen van Neptunus

Ontdekkingen en waarnemingen

De ringen rond Neptunus waren vanaf de aarde met sterke telescopen niet te zien. Het bewijs dat ze er waren werd voor het eerst gezien toen wetenschappers naar de planeet keken toen deze tussen de aarde en een ster doorschoof. (Wanneer dit gebeurt, wordt het licht van de ster geblokkeerd. Dit wordt "stellaire occulatie" genoemd). Wetenschappers zagen dit 50 keer gebeuren, en op vijf van die keren in het begin van de jaren tachtig zagen zij de ster een beetje "knipperen" vlak voor of nadat de planeet hem bedekte. Dit betekende dat ringen rond de planeet het licht blokkeerden, maar de ringen waren niet volledig.

In 1989 vloog het onbemande ruimtevaartuig Voyager 2 langs Neptunus. Voyager 2 stuurde foto's terug die de meeste informatie gaven die wetenschappers nu hebben over de ringen van Neptunus. De foto's helpen wetenschappers ook te weten waarom de ringen er onvolledig uitzagen. De foto's gaven niet alleen een beter beeld, maar toonden de ringen ook op een manier die vanaf de aarde nooit te zien is. Vanaf de aarde worden de ringen altijd gezien met het licht van de zon erop. Toen het ruimteschip de planeet passeerde, nam het foto's terwijl de zon achter de ringen scheen. Grote deeltjes in de ringen zagen er donker uit tegen het zonlicht, maar alle kleine stofdeeltjes (microscopisch stof) schitterden helder als de zon erachter stond. Zo konden de wetenschappers nagaan waar de ringen van gemaakt waren, en hoe alle deeltjes gerangschikt waren.

Nu er betere soorten telescopen zijn ontwikkeld, kunnen wetenschappers een deel van de ringen vanaf de aarde zien. De helderheid van Neptunus maakt het moeilijk om de ringen te zien; die zijn veel zwakker en de zwakste ringen zijn zelfs met zeer krachtige telescopen nog steeds niet te zien.

 

Adams ring en de Ringbogen

De bekendste ring van Neptunus is de dunne buitenring van Adams, hoewel hij in vergelijking met de ringen van de planeten Saturnus of Uranus zeer moeilijk te zien is. Hij kreeg oorspronkelijk de naam 1989 N1R. De reden dat de Adams-ring beroemd is, is dat hij een kenmerk heeft dat bij geen enkele andere planeetring is gezien. Dit zijn drie lange smalle "bogen" die veel helderder zijn en er steviger uitzien dan de rest van het ringsysteem. Elke boog omspant 4-10° van de hele ring. Alle bogen liggen dicht bij elkaar, onder 40° lengtegraad, slechts ongeveer 1/8e van de rand van de ring. Het is een raadsel waarom het spul in deze bogen zich niet gelijkmatig over de hele ring verspreidt.

De drie bogen hebben de Franse namen Liberté, Égalité en Fraternité gekregen. Deze namen komen van de beroemde uitspraak van de Franse Revolutie, die in het Engels vertaald kan worden als "Liberty, Equality and Brotherhood!". Deze namen werden voorgesteld door de wetenschappers die ze ontdekten tijdens stellaire occultaties in 1984 en 1985.

Vier van de 13 manen van Neptunus bevinden zich binnen het ringenstelsel. Degene die het dichtst bij de ring van Adam staat, heet Galatea. Het is een rotsmassa die met ongeveer dezelfde snelheid rond de planeet draait als de planeet zelf. Hij bevindt zich ongeveer 1000 kilometer binnen de ring.

Veel wetenschappers denken nu dat het effect van de maan Galatea de drie bogen in de Adamsring veroorzaakt. De ring heeft ook 42 wiggles, die lijken op golven van 30 kilometer hoog. Wetenschappers kunnen deze informatie gebruiken om de massa van de maan Galatea te berekenen. .

De beste foto's van Voyager 2 lieten zien dat er klonten deeltjes in de ringen zitten, maar niemand kan zeggen of die uit fijn stof bestaan, of dat er misschien ook grotere deeltjes in de klonten zitten. Alle ringen van Neptunus bevatten veel microscopisch stof, maar vooral de bogen van de Adamsring. Wetenschappers weten dit omdat ze er erg helder uitzagen op de foto's die Voyager 2 maakte met de zon erachter. De ringen van Neptunus bevatten veel meer stof dan de ringen van Saturnus.

De Adams-ring is erg rood. De achtergronddeeltjes die de ring vormen, lijken twee keer zo helder in de buurt van de drie bogen als aan de kant van de ring die tegenover de bogen ligt.

Dynamiek van de boog

Met de komst van de Hubble-ruimtetelescoop en adaptieve optische grondtelescopen zijn de ringbogen vanaf juli 1998 diverse malen opnieuw onderzocht. Daaruit is gebleken dat zij verbazingwekkend actief zijn en in slechts enkele jaren veel veranderen: Fraternité en Égalité hebben materiaal uitgewisseld en zijn merkbaar van lengte veranderd. Nog dramatischer lijkt Liberté weg te kwijnen: in 2003 was hij nog maar 30% van zijn oorspronkelijke helderheid van 1989, en op de beelden van de Hubble-ruimtetelescoop van juni 2005 is hij nauwelijks zichtbaar. In de tussentijd lijkt hij een gespleten profiel met twee bulten te hebben gekregen, en enkele graden dichter bij de stabielere Égalité te zijn komen te staan. Courage, een zeer kleine en zwakke boog tijdens de Voyager-flyby, werd in 1998 helderder gezien, terwijl hij onlangs weer zijn gebruikelijke helderheid had, maar nog eens 8° verder was opgeschoven dan de andere bogen. Dat wil zeggen, hij lijkt te zijn overgesprongen naar de volgende stabiele corotatieresonantiepositie. Er waren ook enkele suggesties dat de ringbogen normaal zouden zijn vervaagd. Waarnemingen in zichtbaar licht laten echter zien dat de totale hoeveelheid materiaal in de bogen ongeveer constant is gebleven, maar ze zijn zwakker in het infrarood waar eerdere waarnemingen zijn gedaan. Deze activiteit van de ringbogen wordt momenteel niet begrepen.

 
Ringbogen in de Adams-ring (van links naar rechts: Egalité, Fraternité, Liberté) plus de LeVerrier-ring aan de binnenkant.  

Binnenste ringen

Naast de buitenste Adams Ring zijn de andere ringopstellingen in de richting van Neptunus' oppervlak:

• Een naamloze, onduidelijke, klonterige stofring in de baan van Galatea.
• De grote Lassell-ring (1989 N4R), is een dunne plaat die zich over 4000 km naar binnen uitstrekt met een straal van ongeveer 59.200 km. Hij is stoffig, maar minder dan sommige van de andere ringen, en is in deze situatie vergelijkbaar met het doorlopende stuk van de Adamsring. Aan zijn buitenrand bevindt zich een helderheidselement dat de Arago-ring wordt genoemd (1989 N5R), en de binnenrand van de Lassell-ring grenst aan de LeVerrier-ring.
• De smalle LeVerrier-ring (1989 N2R) is de op één na bekendste ring van Neptunus en ligt ongeveer 700 km buiten de baan van de maan Despina. Hij is zeer stoffig, en lijkt sterk op de ringbogen.
• De binnenste Galle Ring (1989 N3R) is erg klein en niet bekend. Hij ligt diep in de baan van de binnenste maan van Neptunus, Naiad. De Galle Ring is net als de ringbogen zeer stoffig.

De Voyager-beelden lijken ook te wijzen op een brede schijf van verstrooid materiaal die zich uitstrekt binnen de straal van 50.000 km die de Galle-ring omgeeft, maar is moeilijk te onderscheiden van de helderheid van Neptunus, en daarom is het bestaan ervan onzeker.