Že dolgo je znano, da Saturnovi prstani niso popolni obroči, ki se pojavljajo kot v majhnih amaterskih teleskopih, in ko je vesoljsko plovilo Cassini vstopilo v orbito okoli Saturna, je očitna motnja masivnega B obroča postala še bolj očitna. Znanstveniki so bili omamljeni s stolpiči navpičnih struktur, skodranimi robovi na obročih in nenavadnimi propelerskimi lastnostmi. Toda znanstveniki so zdaj ugotovili vzrok za te čudne lastnosti: Regija deluje tako kot spiralna galaksija, je dejala Carolyn Porco, vodja ekipe za slikanje Cassini.
"Našli smo tisto, za kar smo upali, da bomo odkrili, ko smo se s Cassinijem odpravili na pot pred skoraj 13 leti," je dejal Porco, "(in dobil) vidljivost v mehanizme, ki so vrezali ne samo Saturnove prstane, temveč tudi nebesne diske z veliko večjo lestvico, od sončnih sistemov, kot je naš, vse do velikanskih spiralnih galaksij. "
Obroč B je eno najbolj dinamičnih področij Saturnovih prstanov in presenetljivo, trdijo znanstveniki, se obročki obnašajo kot miniaturna različica lastne galaksije Mlečni pot.
Ko je vesoljsko plovilo Voyager leta 1980 in 1981 letalo ob Saturnu, so znanstveniki videli, da je zunanji rob B-obroča planeta oblikovan kot vrteči se sploščeni nogomet zaradi gravitacijskih motenj Mimasa. Toda tudi po ugotovitvah Voyagerja je bilo jasno, da je bilo obnašanje zunanjega B obroča veliko bolj zapleteno kot vse, kar lahko počne sam Mimas.
Porco in njena ekipa sta z analizo tisoč Cassinijevih slik obroča B, posnetih v štiriletnem obdobju, našli večino zapletenosti: vsaj tri dodatne, neodvisno vrteče se valovne vzorce ali nihanja, ki izkrivljajo B obroča.
Nihanja potujejo okoli obroča z različnimi hitrostmi in majhni, naključni gibi obročnih delcev dovajajo energijo v val, ki se širi navzven po obroču z notranje meje, odseva se od zunanjega roba B obroča (ki postane izkrivljen kot rezultat) in nato potuje navznoter, dokler se ne odbije od notranje meje. Ta nepretrgan odsev nazaj in nazaj je potreben, da ti vzorci valov rastejo in postanejo vidni kot popačenja na zunanjem robu B obroča.
Oglejte si video nihanja.
Teh nihanj z enim, dvema ali tremi režnjami ne ustvari nobena luna. Namesto tega so se spontano pojavili, deloma zato, ker je obroč dovolj gost, rob B obroča pa je dovolj oster, da valovi rastejo sami in se nato odbijajo na robu.
Majhni, naključni gibi obročnih delcev dovajajo energijo v val in povzročajo, da raste. Novi rezultati potrjujejo napoved iz Voyagerjeve dobe, da lahko ta isti postopek razloži vse zagonetne kaotične oblike valov, ki jih najdemo v Saturnovih najgostejših obročih, širokih od deset metrov do sto kilometrov.
"Ta postopek je že preverjen, da ustvari valovne lastnosti v Saturnovih gostih majhnih obročkih ... približno 150 metrov ali več," je Porco zapisala v svoji funkciji "Kapitanov dnevnik" na spletni strani CICLOPS (Cassini imaging). "Da se zdaj zdi, da v zunanjem B obroču nastajajo tudi valovi velikih, več sto kilometrov obsega, kaže, da lahko deluje v gostih obročih na vseh prostorskih lestvicah."
"Ta nihanja obstajajo iz istega razloga, da imajo strune kitar naravni načini nihanja, ki jih je mogoče vzbujati, ko jih plutijo ali kako drugače motijo," je dejal Joseph Spitale, sodelavec skupine za slikanje Cassini in glavni avtor novega članka v Astronomical Journal, ki je bil danes objavljen. . "Tudi prstan ima lastne frekvence nihanja in to je tisto, kar opazujemo."
Astronomi verjamejo, da takšna "samovzbujajoča" nihanja obstajajo tudi v drugih sistemih diskov, kot so spiralne diskovne galaksije in proto-planetarni diski, najdeni okoli bližnjih zvezd, vendar svojega obstoja niso mogli neposredno potrditi. Nova opažanja potrjujejo prva obsežna nihanja velikih valov na širokem disku materiala kjer koli v naravi.
Cassinijevi inštrumenti so že prej opazili samozbujajoče valove na majhnih, 100-metrskih lestvicah v nekaj gostih obročah in jih pripisali postopku, imenovanemu "viskozna prekomerna stabilnost."
"Običajno viskoznost ali odpornost na tok duši valove - način, kako bi zvočni valovi, ki potujejo po zraku, izumrli," je dejal Peter Goldreich, teoretik planetarnega prstana na kalifornijskem tehnološkem inštitutu. "Toda nove ugotovitve kažejo, da viskoznost v najgostejših delih Saturnovih prstanov dejansko ojača valove in razloži skrivnostne žlebove, ki so jih prvič videli na posnetkih vesoljskega plovila Voyager."
"Kako zadovoljivo je, da končno najdemo eno razlago za večino, če ne celo vse, strukture kaotičnega videza, ki smo jo prvič videli že v votlih območjih Saturna že zdavnaj z Voyagerjem," je dejal Porco, "in od takrat so se v Cassiniju že zelo podrobno videli . "
Vir: JPL, CICLOPS
