Cincin Rhea

Gambaran seniman mengenai cincin Rhea. Kepadatan partikel telah sangat dilebih-lebihkan.

Bulan Saturnus, Rhea, mungkin memiliki sistem cincin renggang yang terdiri dari tiga pita sempit dan relatif padat di dalam sebuah piringan partikulat. Sistem cincin ini akan menjadi penemuan pertama cincin yang mengelilingi satelit alami. Penemuan potensial ini diumumkan dalam jurnal Science pada 6 Maret 2008.

Pada November 2005, pengorbit Cassini menemukan bahwa magnetosfer Saturnus kehabisan elektron berenergi di dekat Rhea. Menurut tim penemuan, penjelasan yang terbaik mengenai pola penipisan elektron adalah dengan mengasumsikan elektron diserap oleh material padat dalam bentuk piringan partikel yang mengorbit di khatulistiwa dengan masing-masing partikel mungkin diameter beberapa desimeter hingga sekitar satu meter dan mengandung beberapa cincin atau busur (tidak hanya satu cincin) yang lebih padat. Pencarian secara optik tertarget untuk mencari bidang cincin terduga dari beberapa sudut oleh kamera sudut sempit Cassini gagal menemukan bukti dari material cincin yang diharapkan dan pada bulan Agustus 2010 diumumkan bahwa Rhea tidak mungkin memiliki cincin, dan alasan untuk pola penipisan elektron di sekitar Rhea tidak dapat diketahui. Namun, rantai tanda-tanda kebiru-biruan di daerah khatulistiwa permukaan Rhea menunjukkan tumbukan masa lalu dari material cincin yang jatuh dan meninggalkan pertanyaan yang belum terjawab.

Pendeteksian

Perbandingan pembacaan data MIMI di Rhea dan Tethys, menandai kemungkinan adanya cincin. Gangguan magnetik di Rhea lebih bergolak daripada di Tethys, sehingga bayangannya tidak sebersih Tethys.

Voyager 1 mengamati penipisan yang luas dari elektron berenergi yang terperangkap di bagian hilir medan magnet Saturnus terhadap Rhea pada tahun 1980. Pengukuran data ini dibuat pada jarak yang lebih jauh dari pengambilan data Cassini.

Pada tanggal 26 November 2005, Cassini melaksanakan satu penerbangan melintasi Rhea dalam misi utamanya. Wahana itu melintasi Rhea pada ketinggian 500 km dari permukaan, di bagian hilir dari medan magnet Saturnus, dan mengamati arus ikut (wake) plasma yang dihasilkan seperti halnya dengan bulan-bulan lainnya, seperti Dione dan Tethys. Dalam kasus-kasus itu, ada pemutusan tiba-tiba elektron berenergi ketika Cassini menyeberang ke bayang-bayang plasma bulan (daerah di mana bulan itu sendiri menghalangi plasma magnetosfer mencapai Cassini). Namun, dalam kasus Rhea, plasma elektron mulai turun sedikit pada delapan kali jarak itu, dan menurun secara bertahap sampai penurunan tajam yang diharapkan saat Cassini memasuki bayangan plasma Rhea. Jarak yang diperpanjang ini sesuai dengan jari-jari bola Hill Rhea, yaitu daerah yang membentang 7,7 kali jari-jari Rhea yang di dalamnya didominasi oleh gravitasi Rhea alih-alih gravitasi Saturnus. Ketika Cassini muncul dari bayangan plasma Rhea, pola kebalikannya terjadi: Lonjakan tajam pada elektron berenergi, kemudian meningkat secara bertahap hingga Cassini keluar jari-jari bola Hill Rhea.

Pembacaan data ini mirip dengan pengamatan terhadap Enceladus, di mana air semburan dari kutub selatannya menyerap plasma elektron. Namun, dalam kasus Rhea, pola penyerapannya simetris. Selain itu, Magnetospheric Imaging Instrument (MIMI) mengamati bahwa gradien halus ini diselingi oleh tiga penurunan tajam dalam aliran plasma di setiap sisi Rhea, sebuah pola yang juga hampir simetris.

Pada Agustus 2007, Cassini melewati bayangan plasma Rhea lagi, tetapi kali ini lebih jauh ke hilir. Pembacaan datanya mirip dengan Voyager 1. Dua tahun kemudian, pada Oktober 2009, diumumkan bahwa satu set bintik ultraviolet cerah kecil didistribusikan dalam garis melingkar yang memanjang tiga perempat keliling Rhea, sebesar 2 derajat dari khatulistiwa, dapat mewakili bukti lebih lanjut mengenai adanya sebuah cincin. Bintik-bintik tersebut mungkin mewakili titik tumbukan dari bahan cincin yang jatuh ke permukaan.

Tidak ada gambar atau pengamatan langsung dari bahan yang diduga menyerap plasma, tetapi kandidat material yang mungkin ada akan sulit dideteksi secara langsung. Pengamatan lebih lanjut selama penerbangan lintas Cassini pada 2 Maret 2010 tidak menemukan bukti materi cincin yang mengorbit Rhea.

Interpretasi

Sebuah gambar Rhea dengan paparan 100 detik yang disinari dari belakang gagal menemukan bukti cincin, entah karena cincin itu terlalu renggang atau tidak menghamburkan cukup cahaya untuk dapat dideteksi. Geometri penglihatan ini disesuaikan untuk mendeteksi partikel berukuran debu, sehingga cincin yang terbuat dari puing-puing lebih besar dimungkinkan. Bentuk sabit yang diterangi matahari ada di sisi bawah; iluminasi fase bulan di sebelah kiri adalah sinaran planet.

Kemungkinan cincin Rhea

Cincin	Radius orbital (km)
Piringan	<5.900
1	≈ 1.615
2	≈ 1.800
3	≈ 2.020

Kandidat yang jelas untuk zat penyerap plasma magnetosfer adalah gas dan debu netral, tetapi jumlah yang dibutuhkan untuk menjelaskan penipisan elektron yang diamati jauh lebih besar daripada pengukuran Cassini. Oleh karena itu, para penemu yang dipimpin oleh Geraint Jones dari tim Cassini MIMI, berpendapat bahwa penipisan tersebut harus disebabkan oleh partikel padat yang mengorbit Rhea:

"Analisis data elektron menunjukkan bahwa hambatan ini kemungkinan besar dalam bentuk piringan dengan kedalaman optik rendah dari material di dekat bidang ekuator Rhea dan bahwa piringan tersebut berisi benda padat berukuran hingga ~ 1 m."

Penjelasan paling sederhana untuk sela simetris dalam aliran plasma adalah "busur atau cincin material yang diperpanjang" yang mengorbit Rhea di bidang khatulistiwanya. Sela simetris ini memiliki kemiripan dengan metode yang menemukan cincin-cincin Uranus pada tahun 1977. Penyimpangan kecil dari simetri absolut mungkin disebabkan oleh "kemiringan sederhana terhadap medan magnet lokal" atau "penyimpangan aliran plasma umum" alih-alih akibat asimetri cincin itu sendiri, yang mungkin berbentuk melingkar.

Tidak semua ilmuwan yakin bahwa tanda-tanda yang telah diamati disebabkan oleh sebuah sistem cincin. Tidak ada cincin yang terlihat dalam gambar, yang menempatkan batas sangat rendah pada partikel berukuran debu. Selain itu, cincin batu-batu besar diharapkan akan menghasilkan debu yang mungkin akan terlihat dalam gambar.

Fisika

Es baru berwarna biru di daerah khatulistiwa Rhea menunjukkan tumbukan dari material cincin yang jatuh.

Simulasi menunjukkan bahwa benda padat dapat mengorbit Rhea secara stabil di dekat bidang khatulistiwa dalam rentang waktu astronomi yang sangat lama. Orbit benda seperti itu mungkin tidak stabil jika berada di sekeliling Dione dan Tethys karena bulan-bulan itu jauh lebih dekat dengan Saturnus dan karenanya memiliki bola Hill yang jauh lebih kecil, atau di sekitar Titan karena terkena gaya hambat dari atmosfernya yang padat.

Beberapa usulan telah disampaikan untuk menduga kemungkinan asal cincin. Tumbukan bisa saja melontarkan material ke orbit, hal ini bisa terjadi pada 70 juta tahun yang lalu. Benda angkasa kecil bisa saja terganggu ketika tertangkap di orbit sekitar Rhea. Dalam kedua kasus tersebut, puing-puing akhirnya akan menetap di orbit melingkar ekuatorial. Namun, mengingat kemungkinan stabilitas orbit jangka panjang, ada kemungkinan puing-puing itu selamat dari pembentukan Rhea.

Agar cincin diskrit bertahan, sesuatu harus membatasinya. Beberapa usulan mencakup moonlets atau gumpalan material di dalam piringan, mirip dengan yang diamati dalam cincin Saturnus A.

Lihat pula

• Subsatelit