miniatura|upright=1.3|Els anells de Júpiter i els seus satèl·lits interiors El sistema d'anells planetaris de Júpiter és molt tènue i està compost per partícules de pols despreses de les seves llunes interiors a causa d'impactes de meteorits. Fou descobert per la sonda espacial Voyager 1 el 1979, després del descobriment dels anells de Saturn i d'Urà. Els anells han estat investigats exhaustivament durant els anys 90 i els primers anys del mitjançant les sondes Galileo, Cassini i New Horizons. També han estat observats des d'observatoris terrestres i des del telescopi espacial Hubble durant els últims 25 anys. Les observacions des de la superfície terrestre són possibles gràcies als potents telescopis disponibles.
El sistema d'anells jovians es divideix principalment en tres parts. Un anell principal de 6.400 km de diàmetre però només 100 km de gruix, format per pols dels satèl·lits Metis i Adrastea. En el seu costat intern, l'anell principal es fon gradualment amb l'halo. L'halo és una regió en forma de tor de 10.000 km de gruix i que s'estén fins al capdamunt dels núvols de Júpiter. A l'exterior de l'anell principal, es troben dos anells amples i difusos, formats a partir de material dels satèl·lits que els donen nom anell difús d'Amaltea i anell difús de Tebe. En anglès, idioma de la major part de la literatura existent sobre aquest tema, aquests anells reben el nom de Gossamer rings que literalment significa anells de fils perquè són molt difusos. També hi ha un anell encara més exterior, extremadament tènue i distant que envolta Júpiter i que gira en sentit oposat. El seu origen és incert, però podria haver-se format a partir de pols interplanetària capturada.
L'anell principal i l'halo consisteixen en pols expulsada dels satèl·lits Metis i Adrastea, i altres cossos no observats, com a resultat d'impactes meteorítics a alta velocitat. Imatges d'alta resolució obtingudes al febrer de 2007 per la sonda New Horizons en l'anell principal revelaren una rica i fina estructura.
A la banda de llum visible i en l'infraroig proper, els anells mostren un color vermellós, excepte l'halo que té un color neutre o blavós. Aplicant models fotomètrics a les diverses observacions disponibles tant de sondes espacials com de telescopis en superfície terrestre, s'infereix que la mida de les partícules és de 15 micres de ràdio en tots els anells excepte en l'halo, encara que els resultats dels models s'acosten més a les observacions quan es consideren partícules no esfèriques que quan es consideren esfèriques. L'halo està probablement compost de pols submicroscòpica.
La massa total del sistema d'anells, incloent-hi els cossos no observats que generen material per als anells, no està exactament determinada, però és probable que estigui en el rang de 1011 a 10¹⁶ kg. L'edat del sistema d'anells no es coneix, però possiblement hagi existit des de la formació del planeta."Lunar marriage may have given Jupiter a ring", New Scientist, March 20, 2010, p. 16.
Descobriment i exploració
miniatura|Part posterior de Júpiter realitzada pel Galileo. L'existència dels anells de Júpiter va ser inferida per les observacions del cinturó de Van Allen realitzades durant la missió de la sonda espacial Pioneer 10 que sobrevolà Júpiter el 1974, perquè es va detectar una disminució en el recompte de partícules d'alta energia en el cinturó entre 50.000 i 55.000 km per sobre de la superfície del planeta. El 1979, la nau espacial Voyager 1 va obtenir una sola imatge sobreexposada amb el sistema d'anells. Una imatgeria més extensa va ser realitzada per la Voyager 2 en el mateix any, que va permetre la determinació aproximada de l'estructura de l'anell. La qualitat superior de les imatges obtingudes per l'orbitador Galileo entre 1995 i 2003 ha ampliat considerablement el coneixement existent sobre els anells de Júpiter. Les observacions terrestres dels anells dutes a terme pel telescopi Keck el 1997 i 2002, i posteriorment pel HST el 1999, ha posat de manifest la rica estructura visible en llum retrodispersada. Les imatges transmeses per la nau New Horizons els mesos de febrer–març de 2007 han permès l'observació de la fina estructura de l'anell principal per primer cop. El 2000, la nau espacial Cassini en ruta cap a Saturn va conduir una sèrie d'observacions extensives del sistema d'anells jovians. Les futures missions al sistema jovià proporcionaran informació addicional sobre els anells, com per exemple el Juno americà o possiblement el JUICE europeu.
Estructura El sistema d'anells de Júpiter comprèn quatre estructures principals: un torus gruixut de partícules conegut com a halo o «anell halo», un anell principal relativament brillant però molt fi i dos anells exteriors amples, molt fins i febles que prenen el nom dels satèl·lits el material dels quals els componen, "anell difús d'Amaltea" i "anell difús de Tebe". Les principals característiques dels anells s'especifiquen en la taula següent:
Nom Límits intern i extern (km)(des del centre de Júpiter) Amplada (km) Gruix (km) Profunditat òptica Percentatge de pols Massa (kg) Notes 1979 J1R Halo 92.000–122.500 30.500 12.500 ~1x10-6 100% ? 1979 J2R Anell principal 122.500–129.000 6.500 30 - 300 5,9 x 10-6 ~25% 107 – 10⁹ (pols) 1011– 10¹⁶ (partícules grans)Envoltat pel satèl·lit Adrastea. Anells difusos1979 J3R Anell d'Amaltea 129.000–182.000 53.000 2.000 ~1 x 10-7 100% 107– 10⁹ Alimentat pel satèl·lit Amaltea. Anell de Tebe 129.000–226.000 97.000 8.400 ~3 x 10-8 100% 107– 10⁹Alimentat pel satèl·lit Tebe. Existeix una extensió més enllà de l'òrbita de Tebe. - Extensió de Tebe 221.900 - 280.000 58.100
Anell principal Aparença i estructura miniatura|Mosaic d'imatges dels anells jovians amb un esquema mostrant la localització dels anells i els satèl·lits miniatura|La imatge superior, presa per la sonda New Horizons, mostra l'anell principal amb il·luminació posterior o retroil·luminació. Es pot observar la fina estructura de la seva part exterior. La imatge inferior és el mateix anell amb il·luminació frontal mostrant una manca d'estructures visibles excepte el buit produït pel satèl·lit Metis. L'estret i relativament fi anell principal és la part més brillant del sistema d'anells de Júpiter. La seva vora exterior està situada a uns 129.000 km del centre del planeta, és a dir, a 1,806 radis equatorials jovians (RJ = 71.398 km), i coincideix amb l'òrbita del més petit dels satèl·lits interiors de Júpiter, Adrastea. La seva vora interior no està marcada per cap satèl·lit i es localitza a 122.500 km o 1,72RJ.
L'ample de l'anell principal és d'aproximadament 6.500 km. L'aparença de l'anell principal depèn de la geometria d'il·luminació dels anells. Amb il·luminació frontal, la brillantor de l'anell comença a decréixer enormement a 128.600 km, just a l'interior de l'òrbita d'Adrastea, i arriba al nivell del fons a 129.300 km, just fora de l'òrbita d'Adrastea, el que indica que clarament fa la funció de satèl·lit pastor de l'anell. La il·luminació frontal o forward-scattered light en anglès, és aquella en la qual l'angle entre l'observador i la llum provinent del sol que il·lumina els anells és relativament baix. La brillantor s'incrementa en direcció a Júpiter i té un màxim a prop del centre de l'anell a 126.000 km encara que hi ha un pronunciat buit prop de l'òrbita de Metis a 128.000 km. L'interior de l'anell principal, en canvi, es difumina lentament barrejant-se amb l'anell halo. Amb il·luminació frontal tots els anells de Júpiter són especialment brillants.
Amb il·luminació posterior o retroil·luminació la situació és diferent.La il·luminació posterior, retroil·luminació o back-scattered light en anglès, és aquella en la qual l'angle entre l'observador i la llum provinent del sol que il·lumina els anells és proper a 180°, és a dir, els anells estan il·luminats per darrere. La vora exterior de l'anell principal, situat a 129.100 km, lleugerament més enllà de l'òrbita d'Adrastea, està clarament delimitat. L'òrbita del satèl·lit està marcada amb un buit en l'anell de manera que hi ha un fi anellet just fora d'aquesta òrbita. Hi ha un altre anellet just a l'interior de l'òrbita d'Adrastea seguit d'un buit d'origen desconegut situat a 128.500 km. Un tercer anellet es troba al costat interior del buit produït per l'òrbita del satèl·lit Metis. La brillantor de l'anell cau bruscament just fora d'ella delimitant així el buit. A l'interior de l'òrbita d'aquest satèl·lit la brillantor de l'anell augmenta molt menys que en il·luminació frontal. miniatura|esquerra|Imatge de l'anell principal de Júpiter obtinguda per la sonda Voyager 2. miniatura|esquerra|Una altra imatge, aquesta vegada obtinguda per la sonda Galileo, des de l'altre costat del Sol, estant a l'ombra del gegant. Per tant, amb il·luminació posterior l'anell principal sembla consistir en dues parts diferents, una part exterior estreta que s'estén des de 128.000-129.000 km i inclou tres petits anells separats per buits, i una part interior més feble que s'estén des de 122.500-128.000 km i no té estructures visibles com amb il·luminació frontal. El buit de Metis serveix com els seus respectius límits. L'estructura de l'anell principal, va ser descoberta per la sonda Galileo i és clarament visible en les imatges amb il·luminació posterior obtingudes per la sonda New Horizons al febrer-març de 2007. No obstant això, les observacions fetes pel telescopi espacial Hubble, el telescopi Keck i la sonda Cassini no la van detectar, possiblement a causa de falta de resolució espacial.
Observat en il·luminació posterior l'anell principal sembla molt fi, estenent-se en direcció vertical no més de 30 km. Amb il·luminació lateral el gruix de l'anell és d'entre 80 i 160 km incrementant una mica en direcció a Júpiter. L'anell sembla molt més gruixut en il·luminació frontal, al voltant dels 300 km. Un dels descobriments de la sonda Galileo va ser un núvol de material en l'anell principal, feble i relativament gruixut (al voltant de 600 km), que envolta la seva part interior. El núvol creix en gruix en direcció cap a la vora interior de l'anell principal al lloc de la transició a l'anell halo.
Una anàlisi detallada de les imatges de la Galileo va revelar variacions longitudinals de la brillantor de l'anell principal no connectat amb l'estructura observada. Les imatges d'aquesta sonda van mostrar així mateix agrupacions de material en els anells d'escala de 500 a 1.000 km.
Al febrer i març de 2007, la sonda New Horizons va dur a terme una recerca exhaustiva de nous satèl·lits dins de l'anell principal. Encara que no es van descobrir satèl·lits majors de 0,5 km, les càmeres de la sonda van detectar set petites masses de partícules. Orbiten just a l'interior de l'òrbita d'Adrastea dins d'un dens i petit anell. La conclusió és que són acumulacions i no petits satèl·lits basant-se en la seva aparença estesa azimutalment. S'estenen entre 0,1° i 0,3° al llarg de l'anell, el que correspon a entre 1.000 i 3.000 km. Les acumulacions es divideixen en dos grups de cinc i dos membres respectivament. La seva naturalesa no està clara però les seves òrbites estan properes a una ressonància orbital de 115:116 i 114:115 amb el satèl·lit Metis, pel que poden ser estructures provocades per aquesta interacció.
Espectres i distribució de la mida de les partícules miniatura|Imatge de l'anell principal obtinguda per la sonda Galileo amb il·luminació frontal. El buit de Metis és clarament visible.