Vesoljski teleskop Spitzer je zavil ogromen obroč okoli Saturna, največjega in najbolj oddaljenega oddaljenega pasu okoli tega obročanega sveta. Kako velik je ta prstan? "Če bi imeli infrardeče oči kot Spitzer," bi z Zemlje dejala Anne Verbiscer, astronomka z univerze v Virginiji v Charlottesvilleu, "z Zemlje bi bila videti kot polna luna na obeh straneh Saturna." To je neverjetno ogromno! Glavnina njegovega materiala se začne približno šest milijonov kilometrov od planeta in sega navzven približno 12 milijonov kilometrov (7,4 milijona milj). V obsegu prostora, ki ga ta obroč zaseda, bi se lahko prištela milijarda Zemlj.
Torej, zakaj te gigantske strukture še niso odkrili?
"Zelo, zelo je slabo; izredno ranljiv, "je za Space Magazine povedal Verbiscer. "Če bi stal v ringu, tega sploh ne bi vedel. V kubičnem kilometru prostora je le 10-20 delcev. Delci so približno enake velikosti kot delci megle, vendar so zelo razširjeni. Samo gledamo toplotne emisije, ki jih oddajajo ti majhni delci; pri opazovanjih s Spitzerjem sploh ne gledamo odsevne sončne svetlobe. To je tisto, zaradi česar je Spitzer odličen instrument za iskanje takšne strukture prahu. Ta prstan je popolnoma analogen diskovom naplavin okoli drugih zvezd, ki jih je opazil Spitzer. "
Raziskovalna skupina se ni samo spotaknila na ta obroč; iskali so ga. V ekipo sodelujejo Verbiscer, Douglas Hamilton z univerze v Marylandu, College Park in Michael Skrutskie z univerze Virginia, Charlottesville. Uporabili so daljši valovno infrardečo kamero na Spitzerju, imenovano večfrekvenčni slikovni fotometr, in svoja opažanja opravili februarja 2009, preden je Spitzerju maja zmanjkalo hladilne tekočine in začelo svojo "toplo" misijo.
"Ljudje že več kot 300 let poskušajo razložiti pojav Saturnovega luninega japeta (ki ga je odkril Giovanni Cassini leta 1671) in zakaj je ena stran lune lahka, druga pa zelo temna," je dejal Verbiscer. "V zadnjih 35 letih se je Phoebe pojavila še ena luna kot možna razlaga, saj obstaja povezava med tema dvema lunama. Phoebe je zelo, zelo temačna in se ujema z albedo ali svetlostjo temnega materiala vodilne poloble Iapeta. Phoebe ima retrogradno orbito in Iapetus je v orbiti pro-grade. Torej, če se delci odcepijo od Phoebe in se spiralno usmerijo navznoter proti Saturnu, bi Iapetus tolkel desno po tej vodilni polobli. "
Verbiscer je dejal, da je bilo dinamično, o tej razlagi Iapetove temne strani so govorili in jo poskušali modelirati. Toda nihče si ni mislil uporabiti Spitzerja za iskanje prahu na tem območju. "Torej, to je bila naša ideja," je dejala. "Naslov našega predloga je bil" Nov Saturnov prstan. "Definitivno smo iskali strukturo prahu, povezano s Phoebe in v isti orbiti, in prav to vidimo."
Verbiscer je dejal, da bi bilo zelo težko tudi za vesoljsko plovilo Cassini, še posebej pa za slikovne kamere, videti ta prstan, saj se prikaže le v infrardeči povezavi. Poleg tega je Cassini znotraj tega obroča in bi moral gledati mimo Saturnovih drugih prstanov. "Ta prstan je tako velik, a vendar tako šibek, da bi težko vedel, kdaj si ga gledal in kdaj nisi."
Navpična višina in orbitalni naklon tega obroča se popolnoma ujema z Phoebejevo orbito na nebu. "Če bi načrtovali, kje se Phoebe pojavi čez čas, ko se giblje okoli Saturna, se obroč natančno ujema, je dejal Verbiscer. »Pomislite, da se bo četrtina vrtela na mizi; prstan ima isti navpični vrh, in Phoebejeva orbita počne isto vrsto stvari. "
Glede tega, ali delci prahu iz same Phoebe ali če Phoebe "vloži" nekatere delce v to konfiguracijo, znanstveniki nimajo dokončnega dokaza, najverjetneje pa so prašni delci iz Phoebe. "Nimamo trdne potrditve tega, vendar močno nakazuje, da prihaja iz Phoebe," je dejal Verbiscer. "Vsi materiali pomenijo tisto, kar bi dobili od izkopavanja kraterja s premerom kilometra na Phoebe."
Phoebe je 200 km in je močno zaprta, zato 1 km krater ni preveč velik krater. "Torej, ne moremo pogledati določenega kraterja na Phoebe in reči, da je eden ustvaril prstan," je pojasnil Verbiscer. "Verjetno gre za več različnih manjših trkov, obroč pa nenehno zagotavlja napajanje naknadnih udarcev in mikrometeoritov, ki zadenejo Phoebe, v ta obroč izstrelijo material, prah in material s površine Phoebe pa v orbito podobno Phoebi."
Vendar je še vedno nekaj skrivnosti glede barve vodilne poloble Iapeta.
Obe luni so pogosto primerjali po sestavi, v skoraj infrardeči pa imajo absorpcijske lastnosti. V ultravijolični svetlobi pa se tudi spektri ne ujemajo. "Glede na barvo je pri Iapetusu temna barva videti nekoliko bolj rdeča v primerjavi s Phoebe, zato je malo barvne neusklajenosti," je dejal Verbiscer. "To bi lahko bili delci barv iz Phoebe mešanice s tistim, kar je na Iapetusu, kar bi lahko povzročilo razliko v barvi. To bi bilo morda zanimivo raziskati, narediti nekaj modelov spektralnega mešanja, da bi pripravili nekaj prvotnega materiala iz Iapeta in pomešali z materialom Phoebe, da bi videli, ali se nekako obarvajo. "
Prstan je prešibak, da bi lahko vzel spekter, da bi lahko določil, kateri materiali tvorijo obroč, vendar domnevajo, da materiali prihajajo z zgornje površine Pheobe-ove zakisane površine, ki lahko vključuje tudi nekaj ledu. Luna iz leta 2004 iz Cassinijeve slike kaže svetle kraterje, ki namigujejo, da je led blizu površine.
Spitzer je lahko začutil sijaj hladnega prahu, ki znaša le približno 80 Kelvinov (minus 316 stopinj Fahrenheita). Hladni predmeti sijo z infrardečim ali toplotnim sevanjem; na primer, celo skodelica sladoleda utripa z infrardečo svetlobo. "Spitzer je z osredotočanjem na sijaj hladnega prahu obroča olajšal iskanje," je dejal Verbiscer.
Članek ekipe je prikazan v današnji številki Nature. Tu je na voljo spletna različica.
Napis vodilne slike: Umetniški koncept novega Saturnovega prstana. Zasluge: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (SSC) Kreditni vložek (Saturn, Phoebe in Iapetus) je NASA / JPL / SSI. Vljudnost slik Anne Verbiscer
Vir: Intervju z Anne Verbiscer
