Spitzer rymdteleskopet har spionerat en enorm ring runt Saturnus, det största och längst avlägsna bandet runt denna ringade värld. Hur stor är denna ring? "Om du hade infraröda ögon som Spitzer," sa Anne Verbiscer, forskningsastronom vid University of Virginia, Charlottesville, "från jorden skulle det se ut som en fullmåne på vardera sidan av Saturnus." Det är otroligt enormt! Huvuddelen av dess material börjar ungefär sex miljoner kilometer från planeten och sträcker sig utåt ungefär ytterligare 12 miljoner kilometer. En miljard jordar kan passa in i den rymdvolym som denna ring upptar.
Så varför har denna gigantiska struktur inte upptäckts tidigare?
”Det är väldigt, mycket svagt; extremt svag, berättade Verbiscer till Space Magazine. ”Om du stod inne i ringen skulle du inte ens veta det. På en kubik kilometer utrymme finns det bara 10-20 partiklar. Partiklarna har ungefär samma storlek som dimmapartiklar, men de är mycket spridda. Vi tittar bara på de termiska utsläppen som dessa små partiklar avger; vi tittar inte på reflekterat solljus alls i de observationer vi gjorde med Spitzer. Det är det som gör Spitzer till det perfekta instrumentet att använda för att försöka hitta en sådan dammstruktur. Denna ring är helt analog med skräpskivor runt andra stjärnor som Spitzer har observerat. ”
Forskarteamet snubblat inte bara över den här ringen; de letade efter det. I teamet ingår Verbiscer, Douglas Hamilton från University of Maryland, College Park och Michael Skrutskie, University of Virginia, Charlottesville. De använde den längre våglängden infraröda kameran på Spitzer, kallad multiband-bildfotometern, och gjorde sina observationer i februari 2009 innan Spitzer slutade på kylvätska i maj och började sitt "varma" uppdrag.
"I mer än 300 år har människor försökt förklara utseendet på Saturnus månen Iapetus (som upptäcktes av Giovanni Cassini 1671) och varför den ena sidan av månen är ljus och den andra väldigt mörk," sade Verbiscer. ”De senaste 35 åren, en annan måne, har Phoebe kommit fram som en möjlig förklaring, eftersom det finns en koppling mellan dessa två månar. Phoebe själv är väldigt, väldigt mörkt och det matchar albedo eller ljusstyrka i det mörka materialet på Iapetus ledande halvklot. Phoebe har en retrograd bana och Iapetus befinner sig i en bana i pro-grad. Så om partiklar släpps ut från Phoebe och spiral inåt mot Saturn, skulle de slå Iapetus precis på den ledande halvklotet. ”
Verbiscer sa att dynamiskt har denna förklaring för Iapetus mörka sida talats om och försökt modelleras. Men ingen hade tänkt att använda Spitzer för att leta efter något damm i det området. "Så det var vår idé," sa hon. "Titeln på vårt förslag var" En ny Saturnian ring. "Vi letade definitivt efter en dammstruktur förknippad med Phoebe och i samma bana, och det är precis vad vi ser."
Verbiscer sade att det skulle vara mycket svårt även för Cassini-rymdskeppet, och särskilt bildkamerorna att se denna ring, eftersom den bara dyker upp i infraröd. Dessutom är Cassini inuti denna ring och måste se upp förbi Saturns andra ringar. "Den här ringen är så stor men ändå så svag, det skulle vara svårt att veta när du tittade på den och när du inte gjorde det."
Den ringa vertikala höjden och kretsloppet på denna ring passar perfekt med Phebees bana på himlen. "Om du skulle plotta där Phoebe dyker upp med tiden när den går runt Saturn, matchar ringen exakt, sa Verbiscer. ”Tänk på en fjärdedel som snurrar på ett bord; ringen har samma vertikala spets, och Phebees bana gör samma typ. "
När det gäller huruvida dammpartiklarna från Phoebe själv eller om Phoebe "sköter" vissa partiklar i den konfigurationen, har forskarna inte definitivt bevis, men troligtvis är dammpartiklarna från Phoebe. "Vi har inte en fast bekräftelse på det, men det är starkt tyder på att det kommer från Phoebe," sade Verbiscer. "Materialen sammanlagt motsvarar vad du skulle få av att gräva ut en krater på cirka en kilometer i diameter på Phoebe."
Phoebe är 200 km över och kraftigt kraterat, så en 1 km krater är inte en alltför enorm krater. "Så vi kan inte titta på en viss krater på Phoebe och säga att en skapade ringen," förklarade Verbiscer. "Det är sannolikt att det kommer från flera olika mindre stötar, och ringen fortsätter att levereras från efterföljande stötar och mikrometeoriter som träffar Phoebe, lanserar material i den här ringen, sätter damm och material från Phoebes yta i en Phoebe-liknande bana."
Men det finns fortfarande lite av ett mysterium om färgen på Iapetus ledande halvklot.
De två månarna har ofta jämförts i sammansättning och i nära infraröd delar de absorptionsegenskaper. I ultravioletten matchar dock spektra inte så bra. "När det gäller färg, på Iapetus ser den mörka färgen lite mer röd jämfört med Phoebe, så det är lite färgmatchning," sade Verbiscer. ”Det kan vara de partiklar som lanseras från Phoebe-blandningen med vad som helst på Iapetus, vilket kan bero på färgskillnaden. Det kan vara något intressant att utforska, att göra vissa spektralblandningsmodeller för att ta fram lite primärt Iapetus-material och blanda med Phebees material för att se om de på något sätt blir röda. "
Själva ringen är för svag för att ta ett spektra för att försöka bestämma vilka material som utgör ringen, men antagandena är att materialen kommer från toppytan på Pheobes kraterade yta, som också kan innehålla lite is. Cassini närbilder av månen från 2004 visar ljusa kratrar, antyder att is är nära ytan.
Spitzer kunde känna glödet från det svala dammet, som bara är cirka 80 Kelvin (minus 316 grader Fahrenheit). Coola föremål lyser med infraröd eller termisk strålning; till exempel till och med en kopp glass brinner med infrarött ljus. "Genom att fokusera på glödet i ringens svala damm gjorde Spitzer det lätt att hitta," sade Verbiscer.
Lagets uppsats visas i dagens nummer av Nature. En onlineversion finns här.
Huvudbildtexter: Artistkoncept för den nya Saturnian Ring. Kredit: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (SSC) Krediten (Saturn, Phoebe och Iapetus) är NASA / JPL / SSI. Bild med tillstånd Anne Verbiscer
Källa: Intervju med Anne Verbiscer
