Spitzerin avaruusteleskooppi on havainnut valtavan renkaan Saturnuksen ympärille, joka on suurin ja kauimpana kaukaisin bändi tämän rengastetun maailman ympärillä. Kuinka suuri tämä rengas on? "Jos sinulla olisi Spitzerin kaltaisia infrapunasilmiä", sanoi Virginia-yliopiston Charlottesvillen tutkimuksen tähtitieteilijä Anne Verbiscer, "Maapallolta se näyttäisi siltä kuin yksi täysikuu Saturnin molemmin puolin." Se on uskomattoman valtava! Suurin osa sen materiaalista alkaa noin kuuden miljoonan kilometrin (3,7 miljoonan mailin) päässä planeetalta ja ulottuu ulospäin suunnilleen vielä 12 miljoonaa kilometriä (7,4 miljoonaa mailia). Miljardi maata mahtuu tilavuuteen, jota tämä rengas vie.
Joten miksi tätä jättiläismäistä rakennetta ei ole aiemmin havaittu?
”Se on hyvin, hyvin heikko; erittäin heikko ”, Verbiscer kertoi Space Magazine -lehtelle. ”Jos seisoisit renkaan sisällä, et edes tiennyt sitä. Kuutiometrillä tilaa on vain 10-20 hiukkasta. Hiukkaset ovat suunnilleen samankokoisia kuin sumuhiukkaset, mutta ne ovat hyvin levinneet. Tarkastellaan vain lämpöpäästöjä, joita nämä pienet hiukkaset lähettävät; emme tarkastele heijastuvaa auringonvaloa ollenkaan Spitzerin kanssa tekemissämme havainnoissa. Se tekee Spitzeristä täydellisen instrumentin, jolla yritetään löytää tällainen pölyrakenne. Tämä rengas on täysin analoginen muiden tähteiden ympärillä olevien roskilevyjen kanssa, joita Spitzer on havainnut. ”
Tutkimusryhmä ei vain kompastu tähän renkaaseen; he etsivät sitä. Ryhmään kuuluvat Verbiscer, Douglas Hamilton Marylandin yliopistosta, College Park ja Michael Skrutskie Virginian yliopistosta, Charlottesville. He käyttivät pidemmän aallonpituuden infrapunakameraa Spitzerillä, nimeltään monikaistakuvausfotometri, ja tekivät havaintonsa helmikuussa 2009 ennen kuin Spitzer loputti jäähdytysnestettä toukokuussa ja aloitti ”lämpimän” tehtävänsä.
"Yli 300 vuoden ajan ihmiset ovat yrittäneet selittää Saturnuksen kuun Iapetuksen (jonka Giovanni Cassini löysi vuonna 1671) ulkonäköä ja miksi kuun toinen puoli on vaalea ja toinen hyvin tumma", sanoi Verbiscer. ”Viimeisen 35 vuoden ajan, toinen kuu, Phoebe on keksinyt mahdollisen selityksen, koska näiden kahden kuun välillä on yhteys. Itse Phoebe on hyvin, hyvin tumma ja se vastaa Iapetusin johtavan pallonpuoliskon pimeän materiaalin albedoa tai kirkkautta. Phoebe on taaksepäin kiertoradalla ja Iapetus on pro-luokan kiertoradalla. Joten jos hiukkaset johdetaan pois Phoebesta ja kierrettävät sisäänpäin kohti Saturnia, ne haisivat Iapetusta suoraan tuolle johtavalle pallonpuoliskolle. "
Verbiscer sanoi, että dynaamisesti tästä selityksestä Iapetuksen pimeälle puolelle on puhuttu ja yritetty mallintaa. Mutta kukaan ei ollut ajatellut käyttää Spitzeriä etsimään pölyä alueelta. "Joten, se oli meidän idea", hän sanoi. "Ehdotuksemme otsikko oli" Uusi Saturnian rengas ". Etsimme ehdottomasti Phoebean liittyvää pölyrakennetta samassa kiertoradalla, ja juuri sen näemme."
Verbiscer sanoi, että jopa Cassini-avaruusaluksen ja etenkin kuvankameroiden olisi vaikea nähdä tätä rengasta, koska se näkyy vain infrapuna-tilassa. Plus Cassini on tämän renkaan sisällä, ja hänen olisi pitänyt katsoa Saturnuksen muiden renkaiden ohi. "Tämä rengas on niin iso, mutta silti niin heikko, että olisi vaikea tietää kun katsot sitä ja milloin et ollut."
Tämän renkaan pystysuora korkeus ja kiertoradan kaltevuus sopivat täydellisesti Phoeben kiertoradalla taivaalla. "Jos piirrät missä Phoebe ilmestyy ajan myötä, kun se kulkee Saturnuksen ympäri, rengas vastaa tarkalleen", Verbiscer sanoi. ”Ajattele neljäsosaa pyöritystä pöydällä; renkaalla on sama pystysuuntainen kärki siihen, ja Phoeben kiertorata tekee samantyyppisiä asioita. "
Tutkijoilla ei ole tarkkaa näyttöä siitä, ovatko Phoeben itsensä pölyhiukkaset vai "karjaavat" jotkut hiukkaset tuohon kokoonpanoon, mutta todennäköisesti pölyhiukkaset ovat peräisin Phoebesta. "Meillä ei ole siitä vahvaa vahvistusta, mutta on ehdottomasti, että se tulee Phoebesta", Verbiscer sanoi. "Materiaalit kaikki vastaavat sitä, minkä saisit kaivaamalla noin kilometrin halkaisijan omaavaa kraatteria Phoebelle."
Phoebe on 200 km: n poikki ja on voimakkaasti kraatterinen, joten 1 km: n kraatteri ei ole liian suuri kraatteri. "Joten, emme voi katsoa tiettyä Phoeben kraatteria ja sanoa, että yksi loi renkaan", Verbiscer selitti. "On todennäköistä, että se on peräisin useista erilaisista pienemmistä iskuista, ja rengas saa jatkuvasti varoja myöhemmiltä iskuilta ja Phoebea iskuilta mikrometeoriiteilta, laukaiseen materiaalia tähän renkaaseen ja asettamalla pölyn ja materiaalin Phoeben pinnalta Phoeben kaltaiselle kiertoradalle."
Mutta Iapetuksen johtavan pallonpuoliskon väri on edelleen hieman mysteeri.
Kahta kuuta on usein verrattu koostumukseen, ja läheisessä infrapunassa niillä on samanlaiset imeytymisominaisuudet. Ultravioletissa spektrit eivät kuitenkaan vastaa toisiaan. "Värin suhteen Iapetuksella tumma väri näyttää hieman punaisemmalta kuin Phoebe, joten värien välillä on vähän epäsuhta", Verbiscer sanoi. ”Se voi olla Phoebe-sekoituksesta lähtevät hiukkaset Iapetus-esineiden kanssa, mikä saattaa johtua värieroista. Se voi olla jotain mielenkiintoista tutkia, tehdä joitain spektrin sekoitusmalleja keksimään ensisijaista Iapetus-materiaalia ja sekoittaa Phoeben materiaalin kanssa nähdäksesi, punaistuuko ne jotenkin. "
Rengas itsessään on liian heikko ottamaan spektrit yrittääksesi selvittää, mistä materiaaleista rengas muodostuu, mutta oletuksina materiaalit ovat peräisin Pheoben kraatteripinnan yläpinnalta, johon voi myös kuulua jäätä. Kuun Cassini-lähikuvissa vuodesta 2004 näkyy kirkkaita kraattereita, jotka viittaavat siihen, että jää on lähellä pintaa.
Spitzer pystyi tunnistamaan viileän pölyn hehkua, joka on vain noin 80 kelviniä (miinus 316 astetta Fahrenheit). Viileät esineet loistavat infrapunasäteellä tai lämpöä säteilyllä; esimerkiksi jopa kuppi jäätelöä palaa infrapunavalolla. "Keskittymällä renkaan viileän pölyn hehkuun, Spitzer teki sen löytämisen helpoksi", sanoi Verbiscer.
Ryhmän paperi ilmestyy tämänpäiväisessä Nature-lehdessä. Verkkoversio on saatavana täältä.
Lyijykuvateksti: Uuden Saturnian renkaan taiteilijakonsepti. Luotto: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (SSC) Sisäpiiri (Saturn, Phoebe ja Iapetus) on NASA / JPL / SSI. Kuva kohteliaasti Anne Verbiscer
Lähde: Haastattelu Anne Verbiscerin kanssa
