Anillos de Rea

Rea, la segunda luna más grande de Saturno, podría tener un tenue sistema de anillos formado por tres bandas estrechas y relativamente densas dentro de un disco de partículas. Esto sería el primer descubrimiento de anillos alrededor de un satélite. El posible descubrimiento fue anunciado en la revista Science el 6 de marzo de 2008.^[2]

En noviembre de 2005, la sonda Cassini descubrió que la magnetosfera de Saturno está empobrecida de electrones energéticos cerca de Rea.^[3] Según el equipo descubridor, el patrón de empobrecimiento se explica mejor si se asume que los electrones son absorbidos por material sólido en forma de un disco ecuatorial de partículas de quizá varios decímetros hasta aproximadamente un metro de diámetro, que contiene varios anillos o arcos más densos. Búsquedas ópticas posteriores dirigidas al plano de los supuestos anillos desde varios ángulos con la cámara de ángulo estrecho de Cassini no encontraron evidencia del material esperado, y en agosto de 2010 se anunció que era poco probable que Rea tuviera anillos,^[4] y que la razón del patrón de empobrecimiento, único en Rea, es desconocida.^[5][6] Sin embargo, una cadena ecuatorial de marcas azuladas en la superficie de Rea sugiere impactos pasados de material de anillos que se desorbitó y deja la cuestión sin resolver.^[7]

La sonda Voyager 1 observó en 1980 un amplio empobrecimiento de electrones energéticos atrapados en el campo magnético de Saturno aguas abajo de Rea. Estas mediciones, que nunca se explicaron, se realizaron a mayor distancia que los datos de Cassini.

El 26 de noviembre de 2005, Cassini realizó el único sobrevuelo cercano a Rea de su misión principal. Pasó a menos de 500 km de la superficie de Rea, aguas abajo del campo magnético de Saturno, y observó la estela de plasma resultante, como había hecho con otras lunas como Dione y Tetis. En esos casos, había un corte abrupto de electrones energéticos cuando Cassini cruzaba las sombras de plasma de las lunas (las regiones donde las propias lunas bloqueaban el plasma magnetosférico para llegar a Cassini).^[2][8] Sin embargo, en el caso de Rea, el plasma de electrones comenzó a disminuir ligeramente a ocho veces esa distancia y disminuyó gradualmente hasta el corte abrupto esperado cuando Cassini entró en la sombra de plasma de Rea. La distancia extendida corresponde a la esfera de Hill de Rea, la distancia de 7,7 veces el radio de Rea dentro de la cual las órbitas están dominadas por la gravedad de Rea en lugar de la de Saturno. Cuando Cassini salió de la sombra de plasma de Rea, ocurrió el patrón inverso: un fuerte aumento en electrones energéticos, seguido de un aumento gradual hasta el radio de la esfera de Hill de Rea.

Estas lecturas son similares a las de Encélado, donde el agua que emerge de su polo sur absorbe el plasma de electrones. Sin embargo, en el caso de Rea, el patrón de absorción es simétrico. Además, el Instrumento de Imagen Magnetosférica (MIMI) observó que este gradiente suave estaba puntuado por tres caídas bruscas en el flujo de plasma a cada lado de la luna, un patrón que también era casi simétrico.^[2][8]

En agosto de 2007, Cassini pasó de nuevo por la sombra de plasma de Rea, pero más aguas abajo. Sus lecturas fueron similares a las de Voyager 1. Dos años después, en octubre de 2009, se anunció que un conjunto de pequeñas manchas brillantes en ultravioleta distribuidas en una línea que se extiende tres cuartas partes de la circunferencia de Rea, dentro de 2 grados del ecuador, podrían representar evidencia adicional de un anillo. Las manchas presumiblemente representan los puntos de impacto de material de anillos que se desorbita.^[9]

No hay imágenes ni observaciones directas del material que se cree que absorbe el plasma, pero los candidatos probables serían difíciles de detectar directamente. Observaciones posteriores durante el sobrevuelo dirigido de Cassini el 2 de marzo de 2010 no encontraron evidencia de material de anillos en órbita.^[4]

La trayectoria del sobrevuelo de Cassini dificulta la interpretación de las lecturas magnéticas.

Los candidatos obvios para materia que absorbe plasma magnetosférico son gas neutro y polvo, pero las cantidades requeridas para explicar el empobrecimiento observado son mucho mayores que las mediciones permitidas por Cassini. Por lo tanto, los descubridores, dirigidos por Geraint Jones del equipo MIMI de Cassini, argumentan que los empobrecimientos deben ser causados por partículas sólidas que orbitan Rea:

«Un análisis de los datos de electrones indica que este obstáculo está muy probablemente en forma de un disco de material de baja profundidad óptica cerca del plano ecuatorial de Rea y que el disco contiene cuerpos sólidos de hasta ~1 m de tamaño.»^[2]

La explicación más simple para las puntuaciones simétricas en el flujo de plasma son «arcos o anillos extendidos de material» que orbitan Rea en su plano ecuatorial. Estas caídas simétricas guardan cierta similitud con el método por el que se descubrieron los anillos de Urano en 1977.^[10] Las ligeras desviaciones de la simetría absoluta pueden deberse a «una modesta inclinación del campo magnético local» o a «desviaciones comunes en el flujo de plasma» en lugar de a asimetría de los propios anillos, que podrían ser circulares.

No todos los científicos están convencidos de que las firmas observadas sean causadas por un sistema de anillos. No se han visto anillos en imágenes, lo que impone un límite muy bajo a las partículas del tamaño del polvo. Además, se esperaría que un anillo de rocas generara polvo que probablemente habría sido visto en las imágenes.^[11]

Las simulaciones sugieren que los cuerpos sólidos pueden orbitar Rea de forma estable cerca de su plano ecuatorial durante escalas de tiempo astronómicas. Es posible que no sean estables alrededor de Dione y Tetis porque esas lunas están mucho más cerca de Saturno y, por lo tanto, tienen esferas de Hill mucho más pequeñas, o alrededor de Titán debido al arrastre de su densa atmósfera.^[2]

Se han propuesto varias sugerencias para el posible origen de los anillos. Un impacto podría haber eyectado material a órbita; esto podría haber ocurrido tan recientemente como hace 70 millones de años. Un cuerpo pequeño podría haber sido desintegrado al quedar atrapado en órbita alrededor de Rea. En cualquier caso, los escombros eventualmente se habrían asentado en órbitas ecuatoriales circulares. Dada la posibilidad de estabilidad orbital a largo plazo, sin embargo, es posible que sobrevivan desde la formación de Rea.^[2]

Para que persistan anillos discretos, algo debe confinarlos. Las sugerencias incluyen pequeñas lunas o grupos de material dentro del disco, similares a los observados dentro del anillo A de Saturno.

• Subsatélite
• Sistema de anillos