Spitzerův kosmický dalekohled špehoval obrovský prsten kolem Saturn, největší a nejdálší vzdálené skupiny v tomto prstencovém světě. Jak velký je tento prsten? "Pokud byste měli infračervené oči jako Spitzer," řekla Anne Verbiscerová, výzkumná astronomka na University of Virginia ve Charlottesville, "ze Země by to vypadalo jako jeden úplněk na obou stranách Saturn." To je neuvěřitelně obrovské! Převážná část materiálu začíná asi šest miliónů kilometrů (3,7 miliónů mil) daleko od planety a pohybuje se směrem ven zhruba dalších 12 miliónů kilometrů (7,4 miliónů mil). Miliarda Země mohla zapadnout do objemu prostoru, který tento kruh zabírá.
Proč tedy nebyla tato gigantická struktura detekována dříve?
"Je to velmi, velmi slabé; velmi jemná, “řekl Verbiscer časopisu Space Magazine. "Kdybys stál uvnitř prstenu, ani bys to nevěděl." V krychlovém kilometru prostoru je jen 10-20 částic. Částice mají přibližně stejnou velikost jako částice mlhy, ale jsou velmi rozprostřené. Jen se díváme na tepelné emise, které tyto malé částice vydávají; v pozorováních, která jsme dělali se Spitzerem, se na odrazené sluneční světlo vůbec nedíváme. To je důvod, proč je Spitzer perfektním nástrojem k pokusu o nalezení takové prachové struktury. Tento prsten je zcela analogický zbytkům disků kolem jiných hvězd, které Spitzer pozoroval. “
Výzkumný tým na tento prsten nenarazil; hledali to. Tým zahrnuje Verbiscer, Douglas Hamilton z University of Maryland, College Park a Michael Skrutskie, University of Virginia, Charlottesville. Na Spitzeru použili infračervenou kameru s delší vlnovou délkou, nazvanou multibandový zobrazovací fotometr, a provedli svá pozorování v únoru 2009, než Spitzer v květnu vyčerpal chladicí kapalinu a zahájil svou „teplou“ misi.
"Už více než 300 let se lidé pokoušejí vysvětlit vzhled Saturnova měsíce Iapetus (který objevil Giovanni Cassini v roce 1671) a proč je jedna strana měsíce světlá a druhá velmi tmavá," řekl Verbiscer. "Za posledních 35 let, další měsíc, Phoebe přišel jako možné vysvětlení, protože existuje spojení mezi těmito dvěma měsíci." Samotná Phoebe je velmi, velmi tmavá a odpovídá albedu nebo jasu temného materiálu přední hemisféry Iapeta. Phoebe má retrográdní orbitu a Iapetus je na orbitální dráze. Takže pokud by částice byly vypuštěny z Phoebe a spirály dovnitř směrem k Saturn, tak by narazily Iapetus přímo na tu přední hemisféru. “
Verbiscer řekl, že toto vysvětlení temné stránky Iapeta se dynamicky hovoří a pokouší se modelovat. Nikdo však nenapadlo použít Spitzer k hledání prachu v této oblasti. "To byl náš nápad," řekla. "Název našeho návrhu byl„ Nový saturnský prsten. "Rozhodně jsme hledali prachovou strukturu spojenou s Phoebe a na stejné oběžné dráze, a to je přesně to, co vidíme."
Verbiscer řekl, že by bylo velmi obtížné i pro kosmickou loď Cassini a zejména pro zobrazovací kamery vidět tento prsten, protože se zobrazuje pouze v infračerveném světle. Plus Cassini je uvnitř tohoto prstenu a musel by se dívat kolem Saturnových dalších prstenů. "Tento prsten je tak velký, ale přesto tak slabý, bylo by těžké vědět, kdy jste se na něj dívali a kdy jste nebyli."
Svislá výška a sklon tohoto kruhu dokonale ladí s oběžnou dráhou Phoebe na obloze. "Pokud byste chtěli vykreslit, kde se Phoebe objeví v průběhu času, když se točí kolem Saturn, prsten se přesně shoduje," řekl Verbiscer. "Pomysli na točení čtvrtiny na stole;" prsten má stejnou vertikální špičku a Phoebeova dráha dělá stejný druh věcí. “
Pokud jde o to, zda prachové částice samotné Phoebe nebo zda Phoebe „shepherding“ některé částice do této konfigurace, vědci nemají jednoznačný důkaz, ale pravděpodobně prachové částice pocházejí z Phoebe. "Nemáme to pevné potvrzení, ale je silně naznačující, že pochází od Phoebe," řekl Verbiscer. "Materiály dohromady představují to, co byste získali vykopáním kráteru o průměru asi kilometr na Phoebe."
Phoebe má 200 km napříč a silně kráter, takže 1 km kráter není příliš velký kráter. "Takže se nemůžeme podívat na určitý kráter na Phoebe a říci, že ten prsten vytvořil," vysvětlil Verbiscer. "Je pravděpodobné, že je to z několika různých menších nárazů a prsten se neustále zásobuje následnými rázy a mikrometeority zasáhly Phoebe, vypouštěly do tohoto prstenu materiál a prach a materiál z Phoebeho povrchu dostaly na oběžnou dráhu podobnou Phoebe."
O barvě přední hemisféry Iapeta však stále existuje trochu záhad.
Tyto dva měsíce byly často srovnávány ve složení a v blízké infračervené oblasti sdílejí absorpční vlastnosti. U ultrafialového záření se však spektra také neshodují. "Pokud jde o barvu, vypadá tmavá barva na Iapetu trochu červenější ve srovnání s Phoebe, takže existuje malá neshoda barev," řekl Verbiscer. "Mohly by to být částice vypuštěné ze směsi Phoebe s tím, co je na Iapetu, což by mohlo vysvětlit rozdíl barev." To by mohlo být něco zajímavého prozkoumat, udělat nějaké spektrální směšovací modely, aby přišly s nějakým prvotním materiálem Iapetus a smíchaly se s Phoebeho materiálem, aby se zjistilo, zda se nějak nezmění. “
Samotný prsten je příliš slabý na to, aby zkusil určit, jaké materiály tvoří prsten, ale předpoklady jsou, že materiály pocházejí z horního povrchu kráterového povrchu Pheobe, což může také zahrnovat nějaký led. Cassini zblízka měsíce z roku 2004 ukazují jasné krátery, naznačující, že led je blízko k povrchu.
Spitzer dokázal vycítit záři chladného prachu, který je pouze asi 80 kelvinů (minus 316 stupňů Fahrenheita). Chladné objekty září infračerveným nebo tepelným zářením; například i šálek zmrzliny planou infračerveným světlem. "Zaměřením na záři chladného prachu prstenu Spitzer usnadnil nalezení," řekl Verbiscer.
Papír týmu se objevuje v dnešním vydání časopisu Nature. Online verze je k dispozici zde.
Titulek hlavního obrázku: Umělecké pojetí nového saturnského prstenu. Kredit: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (SSC) Vložený kredit (Saturn, Phoebe a Iapetus) je NASA / JPL / SSI. Obrázek se svolením Anne Verbiscer
Zdroj: Rozhovor s Anne Verbiscer
