Za pierścień A wokół Saturna możemy podziękować zespołowi księżyców

Zdjęcie wykonane przez sondę Cassini wyraźnie przedstawia fale gęstości wytworzone w pierścieniach przez małe księżyce Saturna. Fale przypominają po części rowki na płytach winylowych. Źródło: NASA

Od trzydziestu lat astronomowie uważali, że tylko Janus, jeden z księżyców Saturna utrzymywał istnienie pierścienia A – największego i najodleglejszego z widocznych pierścieni. Jednak analiza danych zebranych w trakcie misji sondy Cassini przeprowadzona przez astronomów z Cornell wskazuje, że istnienie pierścienia jest efektem pracy zespołu siedmiu księżyców.

Bez dodatkowych sił utrzymujących pierścień A na miejscu, pierścień ten stopniowo by się rozszerzał, aż do momentu kiedy po prostu by zniknął. “Cassini dostarczyła nam szczegółowych danych o masie księżyców Saturna i fizycznych parametrach pierścieni, dlatego mieliśmy możliwość stwierdzić, że sam Janus nie byłby w stanie powstrzymać rozszerzania się pierścienia”, mówi Radwan Tajeddine, badacz i główny autor artykułu pt. “What confines the Rings of Saturn?”, który w dniu dzisiejszym zostanie opublikowany w periodyku Astrophysical Journal. Wczoraj Tajeddine zaprezentował wyniki swoich badań podczas spotkania American Astronomical Society w Provo, Utah.

Naukowcy odkryli, że za utrzymanie pierścienia A odpowiedzialne są wspólnie księżyce Pan, Atlas, Prometeusz, Pandora, Epimeteusz, Mimas i Janus. “Wszystkie te księżyce pracują w grupie utrzymując pierścień A w miejscu”.

Sonda Cassini, która 15 września br. uległa zniszczeniu wlatując w atmosferę Saturna, dostarczyła wartościowych danych i szczegółowych zdjęć pierścieni planety. Pierścień A przypomina nagranie na płycie winylowej; widać w nim “fale gęstości” przypominające rowki na płycie, a które powstają wskutek rezonansu. Owe znaczniki rezonansów umożliwiły naukowcom wydedukowanie, że to wpływ grawitacyjny księżyców spowalnia i redukuje rozprzestrzenianie się momentu pędu pierścienia.

W pierścieniu A widać setki fal gęstości będących efektem różnych rezonansów między księżycami. Tajeddine porównuje sytuację do przeciągania przez księżyce grawitacyjnej liny z wieloma węzłami. Wszystkie próby przeciągnięcia liny przez każdy z tych księżyców spowalniają pierścień i odzierają go z momentu pędu. Pierścień traci na tyle dużo momentu zanim dotrze do Janusa, że siły te ustalają krawędź pierścienia A.

Tajeddine przyznaje, że naukowcy nadal nie są pewni co do tego w jaki sposób powstały pierścienie, ale przynajmniej mechanizm ich utrzymywania został udowodniony. “To nowość – nikt wcześniej nie podejrzewał, że utrzymanie pierścieni to efekt współpracy kilku księżyców”.

“Fale gęstości wytwarzane przez księżyce są piękne, ale mają też swój konkretny udział w utrzymaniu pierścieni”, mówi Tajeddine. “Do niedawna tylko Janusowi przypisywano utrzymywanie pierścienia A. Okazało się, że możemy za to podziękować także innym księżycom”.

Źródło: Cornell University