Spitzer-rumteleskopet har spioneret en enorm ring omkring Saturn, det største og fjerneste band rundt om denne ringede verden. Hvor stor er denne ring? "Hvis du havde infrarøde øjne som Spitzer," sagde Anne Verbiscer, forskningsastronom ved University of Virginia, Charlottesville, "fra Jorden, ville det se ud som en fuldmåne på hver side af Saturn." Det er utroligt enormt! Hovedparten af dets materiale starter omkring seks millioner kilometer (3,7 millioner miles) væk fra planeten og strækker sig udad ca. 12 millioner kilometer (7,4 millioner miles). En milliard jord kan passe ind i det rumfang, denne ring optager.
Så hvorfor er denne gigantiske struktur ikke blevet opdaget tidligere?
”Det er meget, meget svagt; ekstremt svag, ”fortalte Verbiscer til Space Magazine. ”Hvis du stod inde i ringen, ville du ikke engang vide det. I en kubik kilometer plads er der kun 10-20 partikler. Partiklerne har omtrent samme størrelse som tågepartikler, men de er meget spredte. Vi ser bare på de termiske emissioner, disse små partikler giver af; vi ser slet ikke på reflekteret sollys i de observationer, vi gjorde med Spitzer. Det er det, der gør Spitzer til det perfekte instrument at bruge til at prøve at finde en sådan støvstruktur. Denne ring er fuldstændig analog med affaldsskiver omkring andre stjerner, som Spitzer har observeret. ”
Forskerteamet snublede ikke bare over denne ring; de søgte efter det. Holdet inkluderer Verbiscer, Douglas Hamilton fra University of Maryland, College Park og Michael Skrutskie fra University of Virginia, Charlottesville. De brugte det længere bølgelængde infrarøde kamera på Spitzer, kaldet multiband-billeddannelsesfotometeret, og gjorde deres observationer i februar 2009, før Spitzer løb tør for kølevæske i maj og begyndte sin "varme" mission.
”I mere end 300 år har mennesker forsøgt at forklare udseendet på Saturns måne Iapetus (som blev opdaget af Giovanni Cassini i 1671), og hvorfor den ene side af månen er lys og den anden meget mørk,” sagde Verbiscer. ”I de sidste 35 år, endnu en måne, er Phoebe kommet op som en mulig forklaring, da der er en forbindelse mellem disse to måner. Phoebe i sig selv er meget, meget mørk, og det matcher albedoen eller lysstyrken i det mørke materiale fra Iapetus 'førende halvkugle. Phoebe har en retrograd bane og Iapetus er i en pro-grad bane. Så hvis partikler startes ud af Phoebe og spiral indad mod Saturn, ville de slå Iapetus lige på den førende halvkugle. ”
Verbiscer sagde, at denne forklaring på Iapetus 'mørke side dynamisk er blevet talt om og forsøgt at blive modelleret. Men ingen havde tænkt på at bruge Spitzer til at lede efter noget støv i dette område. ”Så det var vores idé,” sagde hun. "Titlen på vores forslag var 'En ny Saturnian ring.' Vi var bestemt på udkig efter en støvstruktur forbundet med Phoebe og i samme bane, og det er netop det, vi ser."
Verbiscer sagde, at det ville være meget vanskeligt, selv for Cassini-rumfartøjet og især billedkameraer at se denne ring, da den kun vises i infrarød. Plus Cassini er inde i denne ring og skulle se ud forbi Saturns andre ringe. "Denne ring er så stor, men alligevel så svag, det ville være vanskeligt at vide, hvornår du kiggede på den, og hvornår du ikke var det."
Den ringe lodrette højde og orbitalhældning svarer perfekt til Phoebe's bane på himlen. ”Hvis du skulle plotte, hvor Phoebe vises over tid, når den går rundt Saturn, matcher ringen nøjagtigt, sagde Verbiscer. ”Tænk på et kvarter, der drejer på et bord; ringen har den samme lodrette spids, og Phoebe's bane udfører den samme type ting. ”
Hvad angår støvpartiklerne fra Phoebe selv, eller om Phoebe “hyrde” nogle partikler i den konfiguration, har forskerne ikke et klart bevis, men sandsynligvis er støvpartiklerne fra Phoebe. ”Vi har ikke en fast bekræftelse af det, men det antyder stærkt, at det kommer fra Phoebe,” sagde Verbiscer. ”Materialerne alt sammen beløber sig til det, man ville få ved at udgrave et krater på en kilometer i diameter på Phoebe.”
Phoebe er 200 km på tværs og kraftigt krateret, så et 1 km krater er ikke et alt for stort krater. ”Så vi kan ikke se på et bestemt krater på Phoebe og sige, at man skabte ringen,” forklarede Verbiscer. "Det er sandsynligt, at det kommer fra flere forskellige mindre påvirkninger, og ring bliver ved med at blive leveret fra efterfølgende stød og mikrometeoritter, der rammer Phoebe, lancerer materiale i denne ring, lægger støv og materiale fra Phoebe's overflade i en Phoebe-lignende bane."
Men der er stadig lidt af et mysterium om farven på Iapetus 'førende halvkugle.
De to måner er ofte blevet sammenlignet i sammensætning, og i næsten infrarød deler de absorptionsegenskaber. I ultraviolet stemmer imidlertid spektre ikke så godt. ”Med hensyn til farve på Iapetus ser den mørke farve lidt mere rød sammenlignet med Phoebe, så der er lidt farveforhold,” sagde Verbiscer. ”Det kunne være partiklerne, der er lanceret fra Phoebe-blanding med hvad der er på Iapetus, som muligvis kan forklare farveforskellen. Det kan være noget interessant at udforske, at lave nogle spektrale blandingsmodeller for at komme med noget primordielt Iapetus-materiale og blande med Phoebe's materiale for at se, om de bliver rødme på en eller anden måde. ”
Ringen i sig selv er for svag til at tage et spektre til at prøve at bestemme, hvilke materialer der udgør ringen, men antagelserne er, at materialerne kommer fra den øverste overflade af Pheobe's krateroverflade, som også kan indeholde noget is. Cassini-nærbilleder af månen fra 2004 viser lyse krater, hvilket antyder, at is er tæt på overfladen.
Spitzer kunne mærke glødet fra det kølige støv, der kun er omkring 80 Kelvin (minus 316 grader Fahrenheit). Kølige genstande skinner med infrarød eller termisk stråling; for eksempel brænder selv en kop is med infrarødt lys. ”Ved at fokusere på glødet i ringens kølige støv gjorde Spitzer det let at finde,” sagde Verbiscer.
Holdets papir vises i dagens udgave af Nature. En online version er tilgængelig her.
Lead billedtekst: Kunstner koncept af den nye Saturnian Ring. Kredit: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (SSC) Den indskudte kredit (Saturn, Phoebe og Iapetus) er NASA / JPL / SSI. Image høflighed Anne Verbiscer
Kilde: Interview med Anne Verbiscer
