Spitzeri kosmoseteleskoop on taevanud tohutu rõnga Saturni ümber, mis on selle rõngastatud maailma suurim ja kaugeim kauge bänd. Kui suur see ring on? "Kui teil oleks infrapunasilmad nagu Spitzeril," ütles Virginia Charlottesville'i ülikooli teadusuuringute astronoom Anne Verbiscer, "Maalt vaadates näeks see välja nagu üks täiskuu mõlemal pool Saturni." See on uskumatult tohutu! Suurem osa selle materjalist algab planeedist umbes kuue miljoni kilomeetri (3,7 miljoni miili) kaugusel ja ulatub väljapoole umbes 12 miljoni kilomeetri (7,4 miljoni miili) ulatuses. Miljard maad võiks mahtuda selle rõnga hõivatud ruumi.
Miks pole seda hiiglaslikku struktuuri varem tuvastatud?
„See on väga-väga nõrk; äärmiselt õrn, ”rääkis Verbiscer Space Magazine'ile. „Kui sa seisaksid rõnga sees, ei teaks sa seda isegi. Kuupkilomeetrises ruumis on ainult 10-20 osakest. Osakesed on umbes sama suured kui uduosakesed, kuid need on väga laiali. Me vaatame lihtsalt soojusemissioone, mida need väikesed osakesed eraldavad; me ei vaadanud Spitzeriga tehtud tähelepanekutes üldse peegeldatud päikesevalgust. Just see teeb Spitzerist täiusliku instrumendi, mida kasutada sellise tolmustruktuuri leidmiseks. See rõngas on täiesti analoogne teiste tähtede ümber olevate prügiketastega, mida Spitzer on täheldanud. ”
Uurimisrühm ei komisenud lihtsalt selle ringi peale; nad otsisid seda. Meeskonda kuuluvad Verbiscer, Douglas Hamilton Marylandi ülikoolist, College Park ja Michael Skrutskie Virginia ülikoolist, Charlottesville. Nad kasutasid Spitzeril pikema lainepikkusega infrapunakaamerat, mida kutsuti mitmeribaliseks pildifotomeetriks, ja tegid oma vaatlused 2009. aasta veebruaris, enne kui Spitzeril mais jahutusvedelik otsa sai ja oma “sooja” missiooni alustas.
"Juba rohkem kui 300 aastat on inimesed püüdnud selgitada Saturni kuu Iapetuse väljanägemist (mille avastas Giovanni Cassini 1671. aastal) ja seda, miks kuu üks külg on kerge ja teine väga tume," rääkis Verbiscer. “Viimase 35 aasta jooksul, milleks on teine kuu, on Phoebe tulnud võimaliku seletusena, kuna nende kahe kuu vahel on seos. Phoebe ise on väga-väga tume ja see vastab Iapetuse juhtiva poolkera tumeda materjali albedole või heledusele. Phoebe on tagasiulatuval orbiidil ja Iapetus on pro-grade orbiidil. Nii et kui osakesed lastakse Phoebe'ist eemale ja spiraalselt Saturni poole sisse, löövad nad Iapetust otse sellesse juhtivasse poolkera. "
Verbiscer ütles, et dünaamiliselt on räägitud sellest Iapetuse tumeda külje seletusest ja püütud seda modelleerida. Kuid keegi polnud mõelnud kasutada Spitzerit tolmu otsimiseks selles piirkonnas. "Niisiis, see oli meie idee," ütles ta. "Meie ettepaneku pealkiri oli" Uus Saturnian Ring ". Otsisime kindlasti Phoebe'iga seotud ja samal orbiidil olevat tolmustruktuuri ja just seda näeme."
Verbiscer ütles, et isegi Cassini kosmoseaparaadil ja eriti pildikaameratel oleks seda rõngast näha, kuna see kuvatakse ainult infrapunakiirguses. Pluss Cassini on selle rõnga sees ja peaks vaatama Saturni teistest rõngastest mööda. "See rõngas on nii suur, kuid siiski nii nõrk, seda oleks raske teada saada, millal seda vaatasite ja millal te seda ei teinud."
Selle rõnga vertikaalne kõrgus ja orbitaalkalle sobivad ideaalselt Phoebe orbiidiga taevas. "Kui peaksite joonistama seda, kus Phoebe ilmub aja jooksul Saturni ümber liikudes, vastab ring täpselt, ütles Verbiscer. “Mõelge veerandi lauale keerutamisele; rõngal on sama vertikaalne ots ja Phoebe orbiit teeb sama tüüpi asju. ”
Küsimuse kohta, kas Phoebe enda tolmuosakesed või kui Phoebe mõnda osakest sellesse konfiguratsiooni lõikab, pole teadlastel kindlaid tõendeid, kuid tõenäoliselt pärinevad Phoebe tolmuosakesed. "Meil pole selle kohta kindlat kinnitust, kuid on tungivalt soovitav, et see pärineks Phoebe'ist," ütles Verbiscer. "Materjalid kokku moodustavad selle, mida saaksite umbes kilomeetri läbimõõduga kraavi kaevamisel Phoebes."
Phoebe on 200 km läbimõõduga ja tugevalt kraatriline, nii et 1 km pikkune kraater pole liiga tohutu kraater. "Niisiis, me ei saa vaadata mõnda Phoebe kraatrit ja öelda, et üks lõi selle rõnga," selgitas Verbiscer. "Tõenäoliselt pärineb see mitmest erinevast väiksemast löögist ning ring hoiab varjatud hilisematest löökidest ja Phoebe tabavate mikrometeoriitide hulgast, lastes sellesse rõngasse materjali, suunates tolmu ja materjali Phoebe pinnalt Phoebe-sugusele orbiidile."
Kuid Iapetuse juhtiva poolkera värvi osas on siiski pisut saladust.
Neid kahte kuud on kompositsioonis sageli võrreldud ning lähi-infrapunas on neil imendumise omadused. Ultraviolettkiirguses spektrid aga ei sobi. "Värvi osas näeb Iapetus tumedat värvi võrreldes Phoebe'iga pisut punasem, nii et värvide erinevus on väike," sõnas Verbiscer. “See võib olla värvierinevus Phoebe'ist eralduvate osakeste segunemisega Iapetus asuvaga. See võib olla midagi huvitavat uurida, teha mõned spektraalide segamise mudelid, et leida mõni ürgne Iapetuse materjal ja segada Phoebe materjaliga, et näha, kas nad kuidagi punetavad. "
Rõngas ise on liiga nõrk, et spektrit võtta, et proovida kindlaks teha, millised materjalid moodustavad rõnga, kuid eeldus on, et materjalid pärinevad Pheobe kraatriga pinna pealispinnalt, mis võib sisaldada ka veidi jääd. Kuu Cassini lähivõtted aastast 2004 näitavad eredaid kraatreid, vihjates sellele, et jää on pinna lähedal.
Spitzer suutis tunda jaheda tolmu sära, mis on vaid umbes 80 Kelvinit (miinus 316 kraadi Fahrenheiti järgi). Lahedad objektid säravad infrapuna- või soojuskiirgusega; näiteks lõõskab infrapunavalgusega isegi tass jäätist. "Keskendudes rõnga jaheda tolmu särale, muutis Spitzer selle hõlpsa leidmise," ütles Verbiscer.
Meeskonna paber ilmub ajakirja Nature väljaandes. Veebiversioon on saadaval siin.
Plii kujutise pealdis: Uue Saturni rõnga kunstniku kontseptsioon. Autor: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (SSC) Algkrediit (Saturn, Phoebe ja Iapetus) on NASA / JPL / SSI. Pilt viisakalt Anne Verbiscer
Allikas: Intervjuu Anne Verbisceriga
