thumb|Schemat systemu pierścieni Jowisza ilustrujący jego cztery główne składniki Pierścienie Jowisza – układ pierścieni planetarnych wokół największej planety Układu Słonecznego – Jowisza. Pierścienie te po raz pierwszy zostały zaobserwowane w 1979 roku przez sondę kosmiczną Voyager 1(en) Smith, B.A.; Soberblom, L.A.; Johnson, T.V.; et.al. (1979) „The Jupiter system through the eyes of Voyager 1" Science 204: s. 951–957, 960–972.; jako trzeci system pierścieni planetarnych w Układzie Słonecznym, po pierścieniach Saturna i Urana. W latach 90. zostały zbadane w czasie misji sondy Galileo(en) Ockert-Bel, M.E.; Burns, J.A.; Daubar, I.J.; et.al. (1999). „The Structure of Jupiter’s Ring System as Revealed by the Galileo Imaging Experiment”. Icarus 138: 188–213., a od lat 80. są obserwowane przez teleskopy naziemne i przy użyciu Kosmicznego Teleskopu Hubble’a(en) Meier, Ronald; Smith, Bradford A.; Owen, Tobias C.; et.al. (1999). „Near Infrared Photometry of the Jovian Ring and Adrastea”. Icarus 141: 253–262.. Naziemne obserwacje pierścieni Jowisza są trudne i wymagają użycia największych istniejących teleskopów(en) de Pater, I.; Showalter, M.R.; Burns, J.A.; et.al. (1999). „Keck Infrared Observations of Jupiter’s Ring System near Earth’s 1997 Ring Plane Crossing”. Icarus 138: 214–223..
Pierścienie Jowisza są niewyraźne i zbudowane głównie z drobnego pyłu(en) Showalter, M.A.; Burns, J.A.;Cuzzi, J. N.; Pollack, J. B. (1987). „Jupiter’s ring system: New results on structure and particle properties”. Icarus 69 (3): s. 458–498.. System pierścieni składa się z czterech głównych elementów: grubego, wewnętrznego „pierścienia halo” w kształcie torusa, stosunkowo jasnego, cienkiego „pierścienia głównego”, oraz dwóch grubych, niewyraźnych i szerokich zewnętrznych „pierścieni ażurowych” nazywanych pierścieniami Amaltei i Tebe od księżyców, z których materii są zbudowane(en) Esposito, Larry W. (2002). „Planetary rings”. Reports On Progress In Physics 65: 1741–1783..
Pierścień halo i pierścień główny zbudowane są z pyłu wyrzuconego podczas wysokoenergetycznych uderzeń w księżyce Metis i Adrasteę, oraz inne nieobserwowane dotąd obiekty. Zdjęcia o wysokiej rozdzielczości wykonane w lutym i marcu 2007 przez sondę kosmiczną New Horizons ujawniły delikatną i bogatą strukturę pierścienia głównego(en) Morring, Frank (May 7, 2007). Ring Leader. „Aviation Week&Space Technology”: s. 80–83..
Kolor pierścieni wynika głównie z wielkości cząsteczek pyłu. W świetle widzialnym oraz bliskiej podczerwieni pierścienie Jowisza mają kolor czerwonawy, poza pierścieniem halo, który ma kolor niebieski lub neutralny. Wielkości cząsteczek pyłu w pierścieniach są różne, ale właściwości optyczne pierścieni są wyznaczone przez cząsteczki o średnicy 15,0 ± 0,3 μm we wszystkich pierścieniach poza halo(en) Throop, H.B.; Porco, C.C.; West, R.A.; et.al. (2004). „The Jovian rings: new results derived from Cassini, Galileo, Voyager, and Earth-based observations”. Icarus 172: 59–77.. Pierścień halo jest prawdopodobnie zdominowany przez cząsteczki o rozmiarach poniżej jednego mikrometra. Całkowitą masę systemu pierścieni Jowisza (włącznie z niezaobserwowanymi do tej pory ciałami) szacuje się na 1016 kg, co jest porównywalne z masą Adrastei(en) Burns, J.A.; D.P. Simonelli & M.R. Showalter et al. (2004), „Jupiter’s Ring-Moon System”, w Bagenal, F.; Dowling, T. E.; McKinnon, W. B., Jupiter: The planet, Satellites and Magnetosphere, Cambridge University Press.. Wiek systemu pierścieni Jowisza nie jest znany, ale mogą one istnieć od czasu powstania planety.
Struktura Główne właściwości czterech znanych pierścieni Jowisza przedstawione są w tabeli poniżej.
Nazwa Promień (km) Szerokość (km) Grubość (km) Głębokość optyczna Zawartość pyłu Uwagi Pierścień halo 92 000 – 122 500 30 500 12 500 ~1×10−6 100% Pierścień główny 122 500 – 129 000 6500 30 – 300 5,9×10−6 ~25% Ograniczony przez Adrasteę. Pierścień ażurowy Amaltei 129 000 – 182 000 53 000 2000 ~1×10−7 100% Połączony z Amalteą. Pierścień ażurowy Tebe 129 000 – 226 000 97 000 8400 ~3×10−8 100% Połączony z Tebe. Rozciąga się poza orbitę Tebe.
Pierścień główny Wygląd i struktura thumb|Mozaika zdjęć pierścieni Jowisza pokazująca ich położenie (Źródło: NASA/JPL-Caltech) thumb|Zdjęcie u góry pokazuje główny pierścień Jowisza w świetle rozpraszanym wstecznie zaobserwowany przez sondę kosmiczną New Horizons. Widoczna jest subtelna struktura jego zewnętrznej części. Zdjęcie u dołu pokazuje główny pierścień w świetle rozpraszanym do przodu, demonstrując brak jakiejkolwiek struktury poza przerwą Metis. (Źródła:NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute) Wąski i cienki pierścień główny jest najjaśniejszą częścią systemu pierścieni Jowisza. Jego zewnętrzna krawędź ma promień 1,806 RJ, czyli około 129 000 km (RJ oznacza równikowy promień Jowisza, który wynosi 71 398 km) i pokrywa się z orbitą najmniejszego wewnętrznego satelity Jowisza, Adrastei. Jego wewnętrzna krawędź nie jest wyznaczona przez orbitę żadnego satelity i ma promień około 122 500 km (1,72 RJ), a zatem szerokość głównego pierścienia wynosi około 6500 km. Wygląd pierścienia głównego zależy od światła i kąta z jakiego jest oglądany.
W świetle rozpraszanym do przodu (czyli rozpraszanym pod niewielkim kątem do światła padającego) jasność pierścienia głównego zaczyna gwałtownie spadać około 128 600 km (nieco wewnątrz orbity Adrastei) i osiąga poziom tła na 129 300 km (nieco na zewnątrz orbity Adrastei). Wynika z tego, że Adrastea z orbitą o promieniu 129 000 km jest księżycem pasterskim. Jasność pierścienia głównego wzrasta w kierunku Jowisza i osiąga maksimum w pobliżu środka pierścienia na 126 000 km, chociaż istnieje wyraźna przerwa w pobliżu orbity Metis na 128 000 km. W przeciwieństwie do zewnętrznej, wewnętrzna krawędź pierścienia ciemnieje od 124 000 do 120 000 km, stopniowo przechodząc w pierścień halo. W świetle rozpraszanym do przodu wszystkie pierścienie Jowisza są szczególnie jasne.
W świetle rozpraszanym wstecznie (odbijanym) pierścień główny wygląda inaczej. Jego zewnętrzna krawędź położona na 129 100 km, czyli nieco poza orbitą Adrastei jest bardzo wyraźna. Orbita tego księżyca pokrywa się z luką w pierścieniu, tak że poza jego orbitą jest jedynie wąska obrączka. Wewnątrz orbity Adrastei jest druga wąska obrączka, ograniczona luką o nieznanym pochodzeniu szeroką na ~128 500 km. Trzecią obrączkę można znaleźć wewnątrz głównej przerwy, na zewnątrz orbity Metis. Jasność pierścienia gwałtownie spada na zewnątrz orbity Metis tworząc przerwę Metis. Wewnątrz orbity Metis jasność pierścienia rośnie dużo wolniej niż w świetle rozpraszanym do przodu. Zatem w świetle rozpraszanym wstecznie pierścień główny wydaje się mieć dwie różne części oddzielone od siebie przerwą Metis: wąską zewnętrzną część od 128 000 do 129 000 km składającą się z trzech obrączek przedzielonych lukami oraz bledszą wewnętrzną część od 122 500 do 128 000 km, która nie posiada widocznej wewnętrznej struktury, podobnie jak w świetle rozpraszanym do przodu(en) Showalter, M.R.; Burns, J.A.;de Pater, I.; et.al.. „Updates On The Dusty Rings Of Jupiter, Uranus And Neptune”. Proceedings of the conference held September 26–28, 2005 in Kaua’i, Hawaii. LPI Contribution No 1280: 130.. Subtelna struktura głównego pierścienia została po raz pierwszy odkryta w danych przekazanych przez sondę Galileo i jest wyraźnie widoczna w zdjęciach w świetle rozpraszanym wstecznie wykonanych podczas misji New Horizons w lutym i marcu 2007(en) PIA09342: Jupiter’s Rings: Sharpest View. NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute (1 maja 2007).. Struktura ta nie jest jednak widoczna na zdjęciach wykonanych przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a, teleskopy Kecka oraz sondę Cassini, prawdopodobnie z powodu zbyt małej rozdzielczości.
Widziany w świetle rozpraszanym wstecznie pierścień główny wydaje się być bardzo cienki, mając nie więcej niż 30 km grubości. W świetle rozpraszanym na bok, grubość pierścienia ocenia się na 80–160 km i rośnie ona nieco w kierunku Jowisza. W świetle rozpraszanym do przodu pierścień wydaje się być dużo grubszy (około 300 km). Jednym z odkryć sondy Galileo była blada, gruba na około 600 km chmura materiału otaczająca wewnętrzną część pierścienia głównego. Jej grubość rośnie w kierunku wewnętrznej krawędzi pierścienia, gdzie przechodzi w halo.
Szczegółowa analiza zdjęć wykonanych przez sondę Galileo ujawniła niezależną od kąta padania światła zmienność jasności pierścienia głównego wzdłuż jego osi głównej w postaci nierównomiernych obszarów o wielkości około 500–1000 km.
Widma i rozkład rozmiarów cząsteczek thumb|Zdjęcie pierścienia głównego w świetle rozpraszanym do przodu wykonane przez sondę Galileo. Wyraźnie widoczna jest przerwa Metis. (Źródło: NASA/JPL-Caltech)
Widma pierścienia głównego uzyskane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, teleskopów Kecka, sondy Galileo i sondy Cassini dowodzą, że cząsteczki tworzące pierścień mają barwę czerwoną, tzn. ich albedo jest wyższe dla fal o większych długościachWong, M. H.; de Pater, I.; Showalter, M. R.; et al. (2006). „Ground-based Near Infrared Spectroscopy of Jupiter’s Ring and Moons”. Icarus 185: 403–415.S. McMuldroch, S.H. Pilortz, J.E. Danielson et al. (2000). Galileo NIMS Near-Infrared Observations of Jupiter’s Ring System. „Icarus” 146: s. 1–11.. Obserwowane widma pierścienia leżą w przedziale 0,5–2,5 μm. Do tej pory nie odkryto linii widmowych, na podstawie których można by rozpoznać substancje chemiczne. Widma pierścienia głównego są podobne do widm księżyców Adrastea i Amaltea.
Własności pierścienia głównego można wyjaśnić zakładając, że znaczna część pyłu to cząsteczki o rozmiarze 0,1–10 μm. Założenie to wyjaśnia silniejsze rozpraszanie światła do przodu niż do tyłu. Jednak aby wyjaśnić silne wsteczne rozpraszanie (odbijanie) światła i delikatne struktury obserwowane w zewnętrznej części pierścienia głównego konieczne jest istnienie ciał o większych rozmiarach.
Analiza dostępnych danych fazowych i widmowych prowadzi do wniosku, że rozmiar cząstek w pierścieniu głównym ma rozkład Pareto:
gdzie n(r)dr oznacza liczbę cząsteczek o rozmiarze między r i r+dr a stała A jest parametrem normalizującym wyznaczonym na podstawie całkowitego strumienia światła z pierścienia(en) Brooks, S. M.; Esposito, L. W.; Showalter, M. R.; et al. (2004). „The Size Distribution of Jupiter’s Main Ring from Galileo Imaging and Spectroscopy”. Icarus 170: 35–57.Burns, J. A.; D. P. Hamilton & M. R. Showalter (2001), „Dusty Rings and Circumplanetary Dust: Observations and Simple Physics”, w Grun, E.; Gustafson, B. A. S.; Dermott, S. T.; Fechtig H., Interplanetary Dust, Berlin: Springer.. Parametr q ma wartość 2,0 ± 0,2 dla małych cząsteczek pyłu o rozmiarze r < 15 ± 0,3 μm i q = 5 ± 1 dla większych cząsteczek o rozmiarze r > 15 ± 0,3 μm. Rozkład większych ciał o średnicy wielu metrów jest obecnie nieznany. W tym modelu rozpraszanie światła jest zdominowane przez cząsteczki o rozmiarze r około 15 μm.
Taki rozkład wielkości cząsteczek pozwala oszacować głębokość optyczną pierścienia głównego, która wynosi 4,7×10−6 dla większych cząsteczek oraz 1,3×10−6 dla pyłu. Wartości te oznaczają, że całkowita powierzchnia przekroju wszystkich cząsteczek pierścienia wynosi około 5000 km². Dla porównania, całkowita powierzchnia przekroju księżyców Metis i Adrastea wynosi około 1500 km². Kształt cząsteczek pierścienia głównego jest najprawdopodobniej asferyczny. Szacuje się, że całkowita masa pyłu w pierścieniu wynosi 107–109 kg. Masa większych ciał (z wyjątkiem Metis i Adrastei) wynosi około 1011–1016 kg. Dla porównania masa Adrastei wynosi około 2×1015 kg, Amaltei około 2×1018 kg, a Księżyca około 7,4×1022 kg(en) Anderson, J. D.; Johnson, T. V.; Shubert, G.; et al. (2005). „Amalthea’s Density Is Less Than That of Water”. Science 308: 1291–1293..