Existem limites onde um anel planetário pode formar e manter órbita em relação ao planeta?
Eles precisam estar em uma órbita equatorial circular?
Existe uma altitude mínima ou máxima, digamos, com relação ao limite de Roche, órbita geossíncrona ou outros pontos no espaço?
Respostas:
Anel Phoebe de Saturnoque tem uma inclinação orbital 173 ° em relação à eclíptica, está na verdade em uma órbita retrógrada e é inclinada 27 ° para os anéis internos de Saturno, mostra que claramente não há limite para a inclinação orbital. Ele está se alimentando da lua de Saturno, Phoebe (possivelmente devido a impactos de micrometeoritos), indicando que enquanto o anel planetário tiver uma fonte de seus materiais com órbita já inclinada, o anel o seguirá (preservar o momento angular de seu corpo de origem). É claro que isso não exclui órbitas polares, mas ainda temos que ver anéis como esse. Teoricamente, porém, sua órbita é tão estável quanto qualquer outra, desde que não cruze outros distúrbios gravitacionais, como os pontos de Lagrange, ou caminhos de outros celestiais que o impediriam de formar um anel completo com acréscimo (algo que apenas parcialmente é feito por Iapetus cruzando o anel de Phoebe). Porém, a maioria dos anéis planetários pode ser feita dos próprios materiais do planeta e seguiria naturalmente sua própria rotação, mais ou menos (dependendo de sua formação) e novamente preservando o momento angular.
O anel Phebe também é extremamente enorme, estendendo-se dos 59 a 300 raios calculados de Saturno (observado pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA na faixa de infravermelho entre 128 e 207 raios de Saturno, mais pode ser lido na postagem do blog de Emily Lakdawalla ), atestando que, desde que os materiais do anel não atingiriam a velocidade de escape ou seriam atraídos gravitacionalmente por outro corpo celeste (além do L 1ponto) também não há muito limite em seu tamanho. Em teoria, se, por exemplo, imaginarmos uma anã marrom desonesta que não esteja gravitacionalmente ligada a nenhum sistema solar e flutue livremente no meio interestelar, não próximo a nenhuma estrela, o tamanho do anel será limitado apenas pela pressão do próprio meio interestelar. Pelo menos até que a anã marrom em questões se aproxime de alguma influência gravitacional mais forte e perca seu anel, ou seja.
Portanto, em teoria, o tamanho máximo do anel seria limitado apenas ao ponto L 1 (onde as atrações gravitacionais de dois corpos maciços se cancelam). Quanto à distância mínima, isso depende do tamanho das partículas das quais o anel é feito, da extensão da atmosfera do planeta e da força de sua pressão de radiação que estaria negando a atração gravitacional. Portanto, é difícil atribuir qualquer valor mínimo justo. Se pegarmos um planeta em rotação rápida (por exemplo, planeta anão Haumea) como exemplo, um que giraria tão rápido que realmente perderia alguns de seus materiais devido ao alcance da velocidade de escape no equador do planeta, e se assumirmos que esse processo pode ser sustentado por um período suficientemente longo, não haverá qualquer mínimo, pois o disco planetário tocaria essencialmente a superfície do planeta. Eventualmente, o planeta perderia muito de sua própria rotação, semelhante a um patinador em figura girando rapidamente esticando os braços, deslocando parte de sua massa em um raio maior, e o planeta deixaria de reabastecer os materiais do disco.