レアーの指輪

検出

ボイジャー1号は1980年にレアの下流で土星の磁場に閉じ込められた高エネルギー電子がそれほど多くない領域を見た。これらの測定は、カッシーニのデータよりも遠い距離で行われたものであり、説明されることはなかった。

2005年11月26日、カッシーニは主要ミッションのうち、ターゲットとなるレア星のフライバイを行った。土星の磁場の下流にあるレアの表面から500km以内を通過し、ディオーネやテティスのような他の月と同様に、結果として生じるプラズマの航跡を見たのです。これらの場合、カッシーニが月のプラズマシャドウ（月自体が磁気圏のプラズマを遮断してカッシーニに到達させない領域）を横切ると、高エネルギー電子が遮断されるのです。しかし、レア星の場合は、その8倍の距離で電子プラズマが落ち始め、徐々に減少し、レア星のプラズマ影に入ったところで、予想通り急激に減少した。この距離はレアのヒル球に相当し、レアの半径の7.7倍の距離で、土星の重力ではなくレアの重力によって軌道が支配されていることがわかる。カッシーニがレアのプラズマの影から出たとき、逆のパターンが起こった。カッシーニがレアのプラズマの影から出ると、高エネルギー電子が急激に増加し、その後、レアのヒル球の半径まで徐々に増加したのです。

これらの測定値は、エンケラドスの南極から出る水が電子プラズマを吸収するのと似ています。しかし、レアの場合は、吸収のパターンが左右対称になっている。

さらに、磁気圏観測装置（MIMI）によって、この緩やかな勾配を挟んで、月の両側に3つのプラズマ流の急降下があり、それもほぼ対称的なパターンであることがわかりました。

2007年8月、カッシーニはレアのプラズマの影を再び通過したが、より下流にあった。その測定値はボイジャー1号のものと同様であった。

プラズマを吸収していると考えられる物質の画像や直接の目撃情報はありませんが、可能性の高い候補は直接検出することが困難です。カッシーニの最初のミッション延長では、さらなる目撃が計画されており、2010年3月2日にターゲットフライバイが予定されている。

レアとテティスのMIMI測定値の比較と、リングの可能性。テティスよりもレアの方がプラズマ後流が乱れているため、その影がはっきりしない。


逆光のレアを100秒間露光しても、環の痕跡を見つけることはできなかった。もしリングがあるとすれば、あまりに微小か、あるいは検出できるほど光を散乱させないかのどちらかである。この視線方向は、特に小さな塵の大きさを検出するのに適しているため、大きな塵だけでできたリングの可能性もある。右下に見えるのが太陽に照らされた明るい三日月、左側のギボシ座の光はプラネットシャイン。

解釈

カッシーニの飛行経路は、磁気の読み取りの解釈を難しくしています。

磁気圏プラズマを吸収する物質の候補としては、中性ガスやダストが考えられますが、見られる電子の減少を説明するために必要な量は、カッシーニの測定値が許す範囲よりもはるかに多くなります。そこで、カッシーニMIMIチームのGeraint Jonesを中心とする発見者たちは、電子の減少はレアを周回する固体粒子によって引き起こされるに違いないと主張しています。

電子データの解析から、この障害物はレアの赤道面付近の光学的深度の低い円盤状の物質である可能性が高く、円盤には最大1m程度の固体が含まれていることがわかった。

プラズマ流の対称的なくぼみを説明する最も簡単な方法は、レアの赤道面を回る「伸びた円弧あるいはリング状の物質」です。これらの対称的なくぼみは、1977年に天王星の輪が発見された方法と類似しています。

レーンリングの可能性
リング	きどうりょうはんけい
ディスク	< 5,900
1	≈ 1,615
2	≈ 1,800
3	≈ 2,020

しかし、すべての科学者が、この現象が環状星系によるものだと確信しているわけではありません。画像にはリングは写っておらず、少なくとも小さなダストサイズの粒子には非常に低い限界があるのです。さらに、ボルダーでできたリングがあれば、画像に写っているようなダストが発生することが予想されます。

歴史

シミュレーションによると、固体は天文学的な時間スケールでレアの赤道面付近を安定的に周回できることが示唆されている。ディオーネやテティスの周りは土星に近いため、ヒルの球が小さく、タイタンの周りは濃い大気の抵抗があるため、安定しないかもしれません。

リングの起源については、多くの提案がなされている。衝突によって軌道上に物質がもたらされた可能性がある。これは、7000万年前にも起こった可能性がある。また、レア星の軌道に巻き込まれた小天体が破壊された可能性もある。いずれの場合も、破片は最終的に円形の赤道軌道に収まったと思われる。しかし、その軌道の長期的な安定性を考えると、レア星自体の形成時から存続している可能性もある。

異なるリングが存在するためには、何かがそれらを分けていなければならない。土星のA環に見られるような、円盤の中にある月輪や物質の塊などが考えられる。