Tutkijat painavat Saturnuksen massiivisimman rengasosan keskeisiä osia ensimmäistä kertaa

ESOcast 45 Special: Reaching Out (HD) (Kesäkuu 2019).

Anonim

Vaikuttaa siltä, ​​että läpikuultamaton materiaali sisältää enemmän tavaroita kuin läpikuultavampi aine. Esimerkiksi muddieremmällä vedellä on enemmän suspendoituja hiukkasia likaa kuin selkeämpää vettä. Samoin saatat ajatella, että Saturnuksen renkaissa läpikuultavammat alueet sisältävät suurempaa materiaalin pitoisuutta kuin paikat, joissa renkaat näyttävät läpinäkyvämmältä.

Mutta tämä intuitio ei aina koske äskettäin tehtyjen renkaiden tutkimusten mukaan NASA: n Cassini-tehtävän tietoja. Heidän analyysissaan tutkijat löysivät yllättävän vähän korrelaatiota siitä, kuinka tiheä rengas voisi näyttää olevan - sen opasiteetin ja heijastuvuuden suhteen - ja sen sisältämän materiaalin määrän.

Uudet tulokset koskevat Saturnuksen B-rengasta, joka on Saturnuksen renkaiden kirkkain ja läpinäkymämpi ja jotka ovat yhdenmukaisia ​​aiempien tutkimusten kanssa, jotka löysivät samanlaisia ​​tuloksia Saturnuksen muista päärenkaista.

Tutkijat havaitsivat, että vaikka B-renkaan läpinäkymättömyys vaihteli suurella määrällä leveydeltään, materiaalin massa tai määrä ei vaihteli paljon paikasta toiseen. Ne "punnittuivat" B-renkaan lähes läpinäkyvän keskuksen ensimmäistä kertaa - teknisesti he määrittivät massatiheytensä useissa paikoissa - analysoimalla spiraalitiheys aaltoja. Nämä ovat hienoisia rengasominaisuuksia, jotka on luotu painovoiman avulla, jotka vetävät Saturnuksen kuuista peräisin olevat rengaspartikkelit ja planeetan oman painovoiman. Kunkin aallon rakenne riippuu suoraan massan määrästä renkaiden osassa, missä aalto sijaitsee.

"Tällä hetkellä ei ole toistaiseksi selvää, kuinka alueet, joilla on sama määrä materiaalia, voivat olla niin erilaiset hämärtyydet. Se voi olla jotain, joka liittyy yksittäisten hiukkasten kokoon tai tiheyteen tai se voi olla jotain tekemistä rengasrakenteen kanssa" sanoi Matthew Hedman, tutkimuksen johtava kirjailija ja Cassini-yhdistyksen tutkija Idahon yliopistossa Moskovassa. Cassinin toinen tutkija Phil Nicholson Cornellin yliopistosta, Ithaca, New York, on tehnyt yhteistyötä Hedmanin kanssa.

"Esiintymiset voivat olla petollisia", sanoi Nicholson. "Hyvä analogia on, miten sumuinen niitty on paljon läpinäkyvämpi kuin uima-allas, vaikka allas on tiheämpi ja sisältää paljon enemmän vettä."

Saturnuksen renkaiden massatutkimuksella on merkittäviä vaikutuksia ikään. Vähemmän massiivinen rengas kehittyisi nopeammin kuin rengas, joka sisälsi enemmän materiaalia, jolloin meteoriittien ja muiden kosmisten lähteiden pölyä pimenee nopeammin. Niinpä sitä vähemmän massiivinen B-rengas on, sitä nuorempi se voisi olla - ehkä muutama sata miljoonaa vuotta muutaman miljardin sijasta.

"B-renkaan ydin" punnitsemalla ensimmäistä kertaa, tämä tutkimus tekee mielekästä askeleen pyrkimyksessämme yhdistää Saturnuksen renkaiden ikä ja alkuperää ", kertoo NASAn Jet Propulsion Laboratory -järjestön Cassini-projektin tutkija Linda Spilker, Pasadena, Kalifornia. "Sormukset ovat niin upeita ja kunnioitusta herättäviä, on mahdotonta vastustaa mysteeriä siitä, miten he ovat tulleet."

Vaikka kaikki aurinkokuntamme (Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptune) jättiläiset planeetat ovat omia rengasjärjestelmiään, Saturnus on selvästi erilainen. Selittäen, miksi Saturnuksen renkaat ovat niin kirkkaat ja laajat ovat tärkeä haaste niiden muodostumisen ja historian ymmärtämisessä. Tutkijoille renkaiden jokaiselle osalle pakatun aineen tiheys on kriittinen tekijä niiden muodostumisen määrittämisessä fyysiseen prosessiin.

Cassini-komposiitti-infrapunaspektrometri-tiimin jäsenten aikaisempi tutkimus oli ehdottanut mahdollisuutta, että B-rengasta olisi vähemmän materiaalia kuin tutkijat olisivat ajatelleet. Uusi analyysi on ensimmäinen, joka suoraan mittaa massan tiheyttä renkaaseen ja osoittaa sen olevan näin.

Hedman ja Nicholson käyttivät uutta tekniikkaa analysoimaan tietoja Cassinin näkyvän ja infrapuna-kartoituksen spektrometristä, kun se tarkasteli renkaiden läpi kirkkaalle tähdelle. Yhdistämällä useita havaintoja, he pystyivät tunnistamaan rengaspiirejä, jotka eivät ole ilmeisiä yksittäisissä mittauksissa.

Analyysi havaitsi myös, että B-renkaan kokonaismassa on yllättäen alhainen. Oli yllättävää, sanoi Hedman, koska jotkin B-renkaan osat ovat jopa 10 kertaa läpinäkyvämpiä kuin naapurimaisen A-renkaan, mutta B-rengas voi painaa vain kaksi tai kolme kertaa A-renkaan massaa.

Huolimatta Hedmanin ja Nicholsonin löytämästä pienestä massasta, B-renkaan uskotaan edelleen sisältävän suurimman osan materiaalista Saturnuksen rengasjärjestelmässä. Ja vaikka tämä tutkimus jättää jonkin verran epävarmuutta rengasmassasta, Saturnuksen renkaiden kokonaismäärän tarkempi mittaaminen on tulossa. Aiemmin Cassini oli mitannut Saturnuksen painovoima-alan, kertoen tutkijoille Saturnuksen ja sen renkaiden kokonaismassan. Vuonna 2017 Cassini määrittelee Saturnin massan pelkästään lentäen vain renkaiden sisällä tehtävänsä loppuvaiheessa. Näiden kahden mittauksen eron odotetaan lopulta paljastavan renkaiden todellisen massan.

Tutkimus julkaistiin Icarus- lehden verkossa.

menu
menu