Реклама

-касини- откри че пръстените на сатурн наподобяват мини-галактика
Мисия: Cassini–Huygens


"Касини" откри, че пръстените на Сатурн наподобяват мини-галактика.

Контурът по външния край на Б-пръстена се оказа, че притежава неочаквана структура. Учените смятат, че най-накрая са разбрали защо един от най-динамичните региони от пръстените на Сатурн имат такива необикновени и различни форми, благодарение на изображенията, направени от космическия кораб на НАСА "Касини". И отговорът е публикуван в Astronomical Journal, където се упоменава, че пръстените наподобяват миниатюрна версия на нашата галактика Млечния път.

Това ново прозрение е на базата от снимки на най-масивния пръстен на Сатурн - Б-пръстена и то може да отговори на друг дългогодишен въпрос: какви са причините за огромното разнообразие от структури, наблюдавани в най-гъстите региони на пръстените?
Увеличаване Credit: NASA/JPL/SS

Тези вертикални структури, са сред най-високите наблюдавани досега в основните пръстени на Сатурн. Намиращи се в края на Б-пръстена структурите образуват дълги сенки върху пръстена заснети в това изображение от "Касини", направено две седмици преди равноденствието на планетата през август 2009 год. Това изображение от тесноъгълната камера обхваща 1200 километрова дъга от външния ръб на Б-пръстена. Вертикалните структури наподобяват кули издигащи се по-високо от 2,5 км над равнината на пръстените - значително отклонение от вертикалната дебелина на основните А, Б и В пръстени, която обикновено е само около 10 метра.

"Касини" учените смятат, че това се дължи на големи обекти или луноподобни тела с размери до километър или повече, обикалящи Сатурн в този регион. Възможно е, тези обекти да имат значително въздействие върху материала на пръстена течащ покрай тях и да издигат частиците "нагоре".

Това изображение и други подобни на него са възможни само по време на равноденствието на планетата, което се появява на всеки 15 земни години. Осветеността от Слънцето е под много малък ъгъл и причинява структурите, издаващи се от основната равнина да образуват дълги сенки. В "сезона" на равноденствието сенките се появяват месеци преди и след събитието, но действителното равноденствие настъпи на 11-ти Август 2009 год.

Това изображение гледа към южната, слънчева страна на пръстените от около 32 градуса под равнината на пръстена. Изображението е направено във видима светлина от тесноъгълната камера на 26 юли, 2009год. Разстоянието е около 336 000 км от Сатурн, мащаба е 2 километра на пиксел.
Увеличаване Credit: NASA/JPL/SSI

Видео

По контура на външния край на Б-пръстена се разкрива неочаквана структура наблюдавана в този филм, съставен от снимки, направени от "Касини". Изображенията са от началото сезона на равноденствието, когато слънцето е над екватора на планетата и осветява пръстените точно над ръба.

Б-пръстена се наблюдава в горната част на снимката. Региони с ниска плътност разделят А и Б пръстените, известни ката "Касини дивизия", които доминират в средата. Вътрешния А-пръстен е най-отдолу.

Оказва се, че мястото на външния край на Б-пръстена варира във времето. От тези изображения, учените открили, че някои смущения се причиняват от Мимас, но смущенията са прекалено сложни за да се причинят само от него. Учените заключават, че най-вероятно в смущенията участват и масивни луноподобни тела, скрити в близост до ръба на пръстена, но имащи независими орбити около Сатурн. В региона, показан на филма, луноподобните тела вероятно са достатъчно големи, за да предизвикат поток от материала на пръстена покрай тях, който е изключително сгъстен и създава вертикалните структури.

Това тълкуване се потвърждава от откриването именно на такова луноподобно тяло с големина около 300 метра, което образува дълга сянка започваща от този регион на Б-пръстена. Филмът е поредица от 39 снимки, направени през 2 минути и 40 секунди, за период от 1 час и 40 минути. Изображенията, са направени на 25-ти февруари 2009 година, във видима светлина от тесноъгълната камера. Разстоянието е около 822 000 км от Сатурн, мащаба е 5 км на пиксел.
Увеличаване Credit: NASA/JPL/SSI

Видео

Продължително наблюдаване на външната част на Б-пръстена разкрива комплекс от активно и пасивно движение на ръба. Това движение на пръстена прилича на поведението на дисковете на спиралните галактики.

Позицията на външния ръб на Б-пръстена, показана тук преминава средата на изображенията, варираща в зависимост от времето в тази поредица от 301 снимки, направени средно през 1 минута 50 секунди една от друга, за период от около девет часа. Общата промяна на ръба, от най-вътрешните до най-отдалечените места е 200 км.

"Касини" учени са установили, че сложните радиални промени в края на Б-пръстена се дължат основно на няколко причини, придаващи сложното поведение на движението. Едната причина е от гравитационното смущение на Мимас, което променят орбитите на частиците - този процес е известен като "Lindblad" резонанс. Този модел винаги остава фиксиран по отношение на Мимас.

Другите причини, идват от процеси на развълнуване, които са характерни за целия пръстен. Смята се, че вълни с различни скорости придават естествени трептения от процес, известен като "вискозна свръхстабилност". В следствие на този процес, малки, случайни движения на пръстена се усилват до вълна, която се разпространява пасивно и се отразява от външния ръб на Б-пръстена, след което пътува обратно навътре докато се отрази обратно от вътрешните граници и отново достига външния ръб. Това непрекъснато назад-напред предизвиква нарушения във външния край на Б-пръстена.

В подкрепа на тези така наречени "самостоятелно развълнувани" процеси, астрономи смятат, че съществуват и в спиралните галактики. Въпреки това, това не е наблюдавано пряко в галактиките. Наблюденията от Касини на външния ръб на Б-пръстена е първото подобно наблюдавано движение в природата на широкомащабните дискове.

Изображенията са направени във видима светлина от тесноъгълната камера на 28-ми януари 2008. Разстоянието е около 424 000 километра от Сатурн, мащаба е 2км на пиксел.
Увеличаване Credit: NASA/JPL/SSI

Видео

Този филм, разкрива комбинираното въздействие на Мимас и вълновите колебания на пръстена.

Б-пръстенът е в долния край на изображението и положението му варира във времето, наблюдавано в тази поредица от 92 снимки, направени през интервали от 6 минути с общ период 9 часа, 30 минути. "Касини дивизията", разделяща А и Б, пръстените, доминира в горния десен ъгъл. Къдрицата "Хюйгенс" преминава през средата от горния ляв до долния десен ъгъл.

Изображенията са във видима светлина, направени от тесноъгълната камера на 9 април 2007 година. Разстоянието е около 746 000 километра от Сатурн, мащаба е 2км на пиксел.
Увеличаване Credit: NASA/JPL/SSI

Вертикалните структури в променливия външен ръб на Б-пръстена образуват сенки в тези две снимки, направени малко след август 2009 год.

Б-пръстена се намира в горната част на двете изображения. В долния десен ъгъл е А-пръстена. Разстоянието е около 2,3 милиона километра от Сатурн. Мащаба е 13 километра на пиксел.



Друг извод на базата на нови снимки на външния ръб на Б-пръстена разкрива присъствието на най-малко два смутени региона, включително и дълга дъга от тясна сянка образувана от високи върхове издигащи се на 3,5 км над равнината на пръстена. Областите, вероятно са населени с малки луни, които може да са мигрирали през външната част на Б-пръстена в миналото, и са заловени в зоната от гравитацията на Мимас. Този процес се смята, че е конфигурирал днешната слънчева система.

"Ние открихме, това което се надявахме че ще открием когато тръгнахме на това пътуване с "Касини" преди близо 13 години. Видяхме механизмите, които са изваяли пръстените не само на Сатурн, но и небесните дискове в много по-голями мащаби - от слънчеви системи, като нашата, чак до огромните спирални галактики", казва Каролин Porco, съавтор на новата статия и шеф на екипа по изображенията от "Касини".

Новите снимки и филми на външния ръб на Б-пръстена може да се намерят на сайтовете http://saturn.jpl.nasa.gov, http://www.nasa.gov/cassini и http://ciclops.org.

Откакто космическите кораби Вояджър облетяха Сатурн през 1980 г. и 1981 г., учените знаят, че външния край на Б-пръстена е с формата на въртяща се, сплескана футболна топка причинено от гравитационното смущение на Мимас. Но е ясно, дори и от заключенията на Voyager, че поведението на външния край на Б-пръстена е много по-сложно, отколкото Мимас сам може да причини. Сега, анализа на хилядите изображения от Касини направени през период от четири години, разкрива източника на повечето от сложността - има най-малко три допълнителни, независими въртящи се модели на вълната, или колебанията, които изкривяват края на Б-пръстена. Тези трептения, не са създадени от Мимас. Вместо това, са възникнали спонтанно, отчасти защото равнината е достатъчно плътна, и ръба на Б-пръстена е достатъчно остър, за да позволи вълните да нарастват от само себе си и да се отразяват в края. Тези колебания съществуват по същата причина, поради която колебанията на струните на китарата са естествените начини на трептения, когато ги дръпнем или ги раздвижим. Пръстените, също разполагат и със собствени природни честотни трептения, предизвикващи това, което наблюдаваме.

Астрономите вярват, че тези "самостоятелно развълнувани" трептения съществуват в други дискови системи, като дисковете на спиралните галактики или по-простите планетарни дискове открити около близките звезди и учените се опитват пряко да потвърдят тяхното съществуване. Нови наблюдения потвърждават първите големи колебания от този тип в широкия диапазон от дискове, навсякъде в природата.

Самостоятелно развълнувани вълни от порядъка на 100 метра вече са наблюдавани от инструментите на "Касини" в няколко плътни региона от пръстените. Тези вълни се дължат на процеса наречен "вискозна свръхстабилност". Този процес, кара веднъж създадената вълна заради случайните колебания на частиците от пръстена, постоянно да расте. Новите резултати потвърждават предположенията още от времето на Вояджерите, че това е един и същ процес и може да обясни всички озадачаващи хаотични вълни намиращи се в най-гъстите пръстени на Сатурн, с големини от десетки метри до стотици километри ширина.

Обикновено вискозитетът, или съпротивлението на течностите да текат, заглушава вълните. Но новите данни показват, че в най-гъстата част на пръстените на Сатурн, вискозитет всъщност усилва вълните, обяснявайки мистериозните канали наблюдавани в снимките, направени от космическия кораб "Вояджър".

Двата смутени региона от Б-пръстена са открити в зоната на влияние на Мимас - участък от дъга с дължина до 20 000 км. По дъгата за първи път са наблюдавани сенки през миналата година, когато слънчевата светлина пада под малък ъгъл върху равнината на пръстена. Тази сянка издава съществуването на серия от обекти издигащи се до километри над равнината. Малките луни групово участващи в нарушаването вероятно са от стотици метри евентуално до километър или повече по размер.

Източник: НАСА

  • 1123
  • 0
  • Apr 4, 2012

Коментар
Подобни публикации