Spitzerov vesmírny teleskop špehoval ohromný prsteň okolo Saturn, najväčšej a najvzdialenejšej vzdialenej skupiny okolo tohto krúžkovaného sveta. Aký veľký je tento prsteň? "Keby ste mali infračervené oči ako Spitzer," povedala Anne Verbiscer, výskumná astronómka na University of Virginia, Charlottesville, "zo Zeme by to vyzeralo ako jeden spln na oboch stranách Saturna." To je neuveriteľne obrovské! Prevažná časť materiálu začína asi šesť miliónov kilometrov (3,7 milióna míľ) ďalej od planéty a rozširuje sa smerom von približne ďalších 12 miliónov kilometrov (7,4 milióna míľ). Miliarda Zeme by sa mohla zmestiť do priestoru, ktorý tento prsteň zaberá.
Prečo teda nebola táto gigantická štruktúra zistená predtým?
„Je to veľmi, veľmi slabé; extrémne nenáročné, “povedal Verbiscer časopisu Space Magazine. "Keby ste stáli vo vnútri prsteňa, ani by ste to nevedeli." V kubickom kilometri priestoru je len 10 - 20 častíc. Častice majú približne rovnakú veľkosť ako častice hmly, sú však veľmi rozptýlené. Pozeráme sa len na tepelné emisie, ktoré tieto malé častice uvoľňujú; v pozorovaniach, ktoré sme robili so Spitzerom, sa vôbec nepozeráme na odrazené slnečné svetlo. To je dôvod, prečo je Spitzer ideálnym nástrojom na vyskúšanie takej prachovej štruktúry. Tento prsteň je úplne analogický s troskami diskov okolo iných hviezd, ktoré Spitzer pozoroval. “
Výskumný tím sa na tento prsteň nestretol; hľadali to. Medzi tím patria Verbiscer, Douglas Hamilton z University of Maryland, College Park a Michael Skrutskie z University of Virginia, Charlottesville. Používali infračervenú kameru s dlhšou vlnovou dĺžkou na Spitzeri, ktorá sa nazýva multibandový zobrazovací fotometer, a svoje pozorovania vykonali vo februári 2009 predtým, ako Spitzer v máji vyčerpal chladivo a začal svoju „teplú“ misiu.
„Už viac ako 300 rokov sa ľudia snažia vysvetliť vzhľad Saturnovho mesiaca Iapetus (ktorý objavil Giovanni Cassini v roku 1671) a prečo je jedna strana mesiaca svetlá a druhá veľmi tmavá,“ povedal Verbiscer. "Za posledných 35 rokov, ďalší mesiac, Phoebe prišiel ako možné vysvetlenie, pretože existuje spojenie medzi týmito dvoma mesiacmi." Samotná Phoebe je veľmi, veľmi tmavá a zhoduje sa s albedom alebo jasom tmavého materiálu poprednej pologule Iapeta. Phoebe má retrográdnu obežnú dráhu a Iapetus je na obežnej dráhe. Takže ak by sa častice vypustili z Phoebe a špirály dovnútra smerom k Saturnovi, boli by fackali Iapetus priamo na tú vedúcu hemisféru. “
Verbiscer povedal, že toto vysvetlenie temnej stránky Iapeta sa dynamicky hovorí a snažilo sa ho modelovať. Nikto však nenapadlo použiť Spitzer na vyhľadávanie prachu v tejto oblasti. "Tak to bol náš nápad," povedala. „Názov nášho návrhu bol„ Nový saturnský prsteň. “Rozhodne sme hľadali prachovú štruktúru spojenú s Phoebe a na tej istej obežnej dráhe, a to je presne to, čo vidíme.“
Verbiscer povedal, že by bolo veľmi ťažké aj pre kozmickú loď Cassini a najmä pre zobrazovacie kamery vidieť tento prsteň, pretože sa zobrazuje iba v infračervenom svetle. Plus Cassini je vnútri tohto prsteňa a musel by sa pozerať okolo Saturnových ostatných prsteňov. "Tento prsteň je taký veľký, ale napriek tomu taký slabý, bolo by ťažké vedieť, kedy ste sa naň pozerali a kedy ste neboli."
Vertikálna výška a sklon obežného krúžku sa dokonale zhodujú s obežnou dráhou Phoebe na oblohe. "Keby ste chceli vykresliť, kde sa Phoebe objaví v priebehu času, keď sa točí okolo Saturna, prsteň sa presne zhoduje," uviedol Verbiscer. „Pomysli na točenie štvrtiny na stole; prsteň má rovnaký zvislý koniec a obežná dráha Phoebe robí to isté. ““
Pokiaľ ide o to, či prachové častice pochádzajú zo samotnej Phoebe alebo či Phoebe „shepheruje“ niektoré častice do tejto konfigurácie, vedci nemajú jednoznačný dôkaz, ale pravdepodobne sú prachové častice z Phoebe. "Nemáme to pevné potvrdenie, ale dôrazne naznačuje, že pochádza od Phoebe," uviedol Verbiscer. "Materiály spolu predstavujú to, čo by ste získali vykopávaním kráteru s priemerom asi kilometer na Phoebe."
Phoebe je vzdialená 200 km a má veľké krátery, takže kráter s dĺžkou 1 km nie je príliš veľký kráter. "Nemôžeme sa teda pozrieť na určitý kráter na Phoebe a povedať, že ten prsteň vytvoril," vysvetlil Verbiscer. "Pravdepodobne je to z niekoľkých rôznych menších nárazov a prsteň sa neustále zásobuje následnými nárazmi a mikrometeority zasiahujú Phoebe, vypúšťajú materiál do tohto prsteňa a prach a materiál z Phoebeho povrchu ukladajú na obežnú dráhu podobnú Phoebe."
O farbe prednej hemisféry Iapeta však stále existuje trochu tajomstva.
Zloženie týchto dvoch mesiacov sa často porovnávalo a v blízkej infračervenej oblasti zdieľajú absorpčné vlastnosti. V ultrafialovom spektre sa však spektrá tiež nezhodujú. "Pokiaľ ide o farbu, na Iapetus vyzerá tmavá farba v porovnaní s Phoebe trochu červenejšie, takže existuje malý nesúlad farieb," uviedol Verbiscer. „Mohli by to byť častice vypustené zo zmesi Phoebe s tým, čo je na Iapete, čo by mohlo zodpovedať za farebný rozdiel. To by mohlo byť zaujímavé preskúmať, urobiť nejaké modely spektrálneho miešania, aby prišli s nejakým prvotným materiálom Iapetu a zmiešali sa s materiálom Phoebe, aby sa zistilo, či sa nejako nezafarbia. “
Samotný prsteň je príliš slabý na to, aby urobil spektrá na to, aby sa pokúsil určiť, ktoré materiály tvoria prsteň, ale predpoklady sú, že materiály pochádzajú z horného povrchu kráterovej plochy Pheobe, ktorý môže tiež obsahovať nejaký ľad. Cassini zblízka mesiaca od roku 2004 ukazujú jasné krátery, naznačujúce, že ľad je blízko k povrchu.
Spitzer dokázal vycítiť žiaru chladného prachu, ktorý je iba asi 80 kivinov (mínus 316 stupňov Fahrenheita). Chladné objekty žiaria infračerveným žiarením alebo tepelným žiarením; napríklad aj šálka zmrzliny horí infračerveným svetlom. "Zameraním sa na žiaru chladného prachu prsteňa Spitzer uľahčil nájdenie," uviedol Verbiscer.
Dokument tímu sa objavil v dnešnom vydaní časopisu Nature. Online verzia je k dispozícii tu.
Titulok úvodného obrázku: Umelecký koncept nového saturnského kruhu. Kredit: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (SSC) Vložený kredit (Saturn, Phoebe a Iapetus) je NASA / JPL / SSI. Obrázok s láskavým dovolením Anne Verbiscer
Zdroj: Rozhovor s Anne Verbiscer
