Spitzer-romteleskopet har spionert en enorm ring rundt Saturn, det største og fjerneste bandet rundt denne omringede verdenen. Hvor stor er denne ringen? "Hvis du hadde infrarøde øyne som Spitzer," sa Anne Verbiscer, forskningsastronom ved University of Virginia, Charlottesville, "fra Jorden, ville det se ut som en fullmåne på hver side av Saturn." Det er utrolig stort! Hovedtyngden av materialet starter omtrent seks millioner kilometer unna planeten og strekker seg utover ytterligere 12 millioner kilometer (7,4 millioner miles). En milliard jordarter kan passe inn i volumet av rom denne ringen opptar.
Så hvorfor har ikke denne gigantiske strukturen blitt oppdaget tidligere?
“Det er veldig, veldig svakt; ekstremt tøff, ”sa Verbiscer til Space Magazine. “Hvis du sto inne i ringen, ville du ikke en gang vite det. På en kubikk kilometer med plass er det bare 10-20 partikler. Partiklene er omtrent like store som tåkepartikler, men de er veldig spredt. Vi ser bare på de termiske utslippene disse små partiklene gir av; vi ser ikke på reflektert sollys i det hele tatt i observasjonene vi gjorde med Spitzer. Det er det som gjør Spitzer til det perfekte instrumentet å bruke for å prøve å finne en slik støvstruktur. Denne ringen er helt analog med ruskeskiver rundt andre stjerner som Spitzer har observert. ”
Forskerteamet snublet ikke bare over denne ringen; de lette etter det. Teamet inkluderer Verbiscer, Douglas Hamilton fra University of Maryland, College Park, og Michael Skrutskie, fra University of Virginia, Charlottesville. De brukte det infrarøde kameraet med lengre bølgelengde på Spitzer, kalt multiband imaging photometer, og gjorde sine observasjoner i februar 2009 før Spitzer gikk tom for kjølevæske i mai og begynte sin "varme" oppdrag.
"I mer enn 300 år har folk prøvd å forklare utseendet til Saturns måne Iapetus (som ble oppdaget av Giovanni Cassini i 1671), og hvorfor den ene siden av månen er lys og den andre veldig mørk," sa Verbiscer. "De siste 35 årene, en annen måne, har Phoebe kommet frem som en mulig forklaring, ettersom det er en forbindelse mellom disse to månene. Phoebe i seg selv er veldig, veldig mørk, og den samsvarer med albedoen eller lysstyrken til det mørke materialet på Iapetus 'ledende halvkule. Phoebe har en retrograd bane og Iapetus er i en pro-klasse bane. Så hvis partikler blir lansert fra Phoebe og spiral innover mot Saturn, ville de slå Iapetus rett på den ledende halvkule. ”
Verbiscer sa at dynamisk har denne forklaringen på Iapetus 'mørke side blitt snakket om og prøvd å bli modellert. Men ingen hadde tenkt på å bruke Spitzer for å lete etter noe støv i det området. "Så det var ideen vår," sa hun. "Tittelen på forslaget vårt var 'En ny Saturnian ring.' Vi lette definitivt etter en støvstruktur knyttet til Phoebe og i samme bane, og det er nettopp det vi ser."
Verbiscer sa at det ville være veldig vanskelig selv for Cassini-romfartøyet, og spesielt bildekameraene å se denne ringen, siden den bare vises i infrarød. Pluss at Cassini er inne i denne ringen, og måtte se ut forbi Saturns andre ringer. "Denne ringen er så stor, men allikevel så svak, det ville være vanskelig å vite når du så på den og når du ikke gjorde det."
Den vertikale høyden og banehellingen til denne ringen stemmer perfekt med Phoebes bane på himmelen. “Hvis du skulle plotte hvor Phoebe dukker opp over tid når den går rundt Saturn, samsvarer ringen nøyaktig, sa Verbiscer. “Tenk på et kvarter som snurrer på et bord; ringen har den samme vertikale spissen og Phoebe's bane gjør den samme typen ting. "
Om hvorvidt støvpartiklene fra Phoebe selv er eller om Phoebe "skyr" noen partikler i den konfigurasjonen, har ikke forskerne et klart bevis, men mest sannsynlig er støvpartiklene fra Phoebe. "Vi har ikke en fast bekreftelse på det, men det er sterkt antydende at det kommer fra Phoebe," sa Verbiscer. "Materialene sammen tilsvarer hva du ville fått ved å grave ut et krater omtrent en kilometer i diameter på Phoebe."
Phoebe er 200 km over og kraftig krater, så et 1 km krater er ikke et altfor stort krater. "Så vi kan ikke se på et bestemt krater på Phoebe og si at man skapte ringen," forklarte Verbiscer. "Det er sannsynlig at det kommer fra flere forskjellige mindre påvirkninger, og ring blir stadig levert fra påfølgende støt og mikrometeoritter som treffer Phoebe, skyter ut materiale i denne ringen, putter støv og materiale fra Phoebe overflate i en Phoebe-lignende bane."
Men det er fortsatt litt av et mysterium om fargen på Iapetus 'ledende halvkule.
De to månene har ofte blitt sammenlignet i sammensetning, og i nær infrarød deler de absorpsjonsfunksjoner. I ultrafiolett stemmer imidlertid ikke spektrene like bra. "Når det gjelder farge, på Iapetus ser den mørke fargen litt mer rød ut sammenlignet med Phoebe, så det er litt fargevalg," sa Verbiscer. “Det kan være partiklene som ble lansert fra Phoebe-blandingen med hva som er på Iapetus, som kan forklare fargeforskjellen. Det kan være noe interessant å utforske, å gjøre noen spektrale miksemodeller for å komme med noe urokkelig Iapetus-materiale og blande med Phebees materiale for å se om de blir redde på en eller annen måte. ”
Selve ringen er for svak til å ta et spektre for å prøve å bestemme hvilke materialer som utgjør ringen, men forutsetningene er at materialene kommer fra toppflaten på Pheobes kraterflate, som også kan inneholde noe is. Cassini-nærbilder av månen fra 2004 viser lyse krater, og antyder at isen er nær overflaten.
Spitzer var i stand til å føle gløden fra det kule støvet, som bare er omtrent 80 Kelvin (minus 316 grader Fahrenheit). Kule gjenstander lyser med infrarød eller termisk stråling; for eksempel en glass is flammes av infrarødt lys. "Ved å fokusere på gløden i ringens kule støv, gjorde Spitzer det lett å finne," sa Verbiscer.
Teamets artikkel vises i dagens utgave av Nature. En online versjon er tilgjengelig her.
Lead billed caption: Kunstnerkonsept av den nye Saturnian Ring. Kreditt: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (SSC) Innskuddet (Saturn, Phoebe og Iapetus) er NASA / JPL / SSI. Bilde med tillatelse fra Anne Verbiscer
Kilde: Intervju med Anne Verbiscer
