Давно відомо, що кільця Сатурна не є ідеальними обручами, які вони з'являються, як у маленьких аматорських телескопах, і коли космічний корабель Кассіні вийшов на орбіту навколо Сатурна, незграбне розлад масивного кільця В стало ще більш очевидним. Вчені були приголомшені високими вертикальними конструкціями, гранованими краями на кільцях та чудернацькими рисами, що нагадують гвинти. Але вчені тепер виявили причину цих дивних особливостей: регіон діє так само, як спіральна галактика, - заявила Керолін Порко, керівник команди з зображень Кассіні.
"Ми знайшли те, що сподівалися, що знайдемо, коли вирушили в цю подорож з Кассіні майже 13 років тому", - сказав Порко, "(і отримав) видимість механізмів, які ліпили не тільки кільця Сатурна, але й небесні диски набагато більшого масштабу, від сонячних систем, як наша власна, аж до гігантських спіральних галактик. "
Кільце B - одна з найдинамічніших областей кілець Сатурна, і на диво, кажуть вчені, кільця ведуть себе як мініатюрна версія нашої власної галактики Чумацький Шлях.
Коли космічний корабель "Вояджер" пролетів Сатурном у 1980 та 1981 роках, вчені побачили, що зовнішній край B-кільця планети був схожий на обертовий, сплющений футбол завдяки гравітаційним збуренням Мімаса. Але навіть за висновками Вояджера було зрозуміло, що поведінка зовнішнього кільця Б набагато складніше, ніж все, що може зробити тільки Мімас.
Аналізуючи тисячі зображень Кассіні з кільця B, знятих протягом чотирьох років, Порко та її команда знайшли джерело більшої складності: принаймні три додаткові, незалежно обертові хвилі або коливання, які спотворюють Б край кільця.
Коливання подорожують навколо кільця з різною швидкістю, і невеликі випадкові рухи частинок кільця подають енергію у хвилю, яка поширюється назовні по кільцю від внутрішньої межі, відбивається від зовнішнього краю кільця В (яке стає спотвореним як результат), а потім рухається всередину, поки не відбивається від внутрішньої межі. Це безперервне відбиття назад і назад необхідне, щоб ці хвильові візерунки зростали і ставали видимими як спотворення у зовнішньому краї кільця B.
Подивіться відео коливань.
Ці коливання з однією, двома або трьома часточками не створюються жодними місяцями. Натомість вони виникли спонтанно, частково тому, що кільце досить щільне, а край кільця B досить гострий, щоб хвилі зростали самостійно, а потім відбивалися на краю.
Невеликі випадкові рухи кільцевих частинок подають енергію у хвилю і викликають її зростання. Нові результати підтверджують передбачення епохи Вояджера, що цей самий процес може пояснити всі дивовижні хаотичні форми хвиль, виявлені в найгустіших кільцях Сатурна - від десятків метрів до сотень кілометрів завширшки.
"Цей процес вже перевірений, щоб створити хвильові особливості в щільних кільцях Сатурна невеликих масштабів ... близько 150 метрів або більше", - написала Порко у своїй функції "Журнал капітана" на веб-сайті CICLOPS (Cassini imaging). "Це те, що зараз також видається хвилями великого, сотні-кілометрового масштабу у зовнішньому кільці В, говорить про те, що воно може працювати в щільних кільцях на всіх просторових масштабах".
"Ці коливання існують з тієї ж причини, що у гітарних струн є природні режими коливань, які можна збуджувати, коли їх зривають або порушують іншим чином", - сказав Джозеф Шпітале, асоційований колектив Кассіні та головний автор нової статті в журналі Astronomical Journal, опублікованій сьогодні . "У кільця теж є свої природні частоти коливань, і це ми спостерігаємо".
Астрономи вважають, що такі «самозбуджені» коливання існують і в інших дискових системах, таких як спіральні дискові галактики та протопланетні диски, знайдені навколо сусідніх зірок, але вони не змогли безпосередньо підтвердити їх існування. Нові спостереження підтверджують перші широкомасштабні хвильові коливання такого типу в широкому диску матеріалу будь-де в природі.
Хвилі на самому збудженні на невеликих 100-метрових масштабах раніше були помічені інструментами Кассіні в кількох щільних кільцевих областях і були віднесені до процесу, який називався "в'язкою надмірністю".
"Зазвичай в'язкість або опір потоку притупляє хвилі - те, як звукові хвилі, що подорожують повітрям, вимирають", - сказав Пітер Голдрайх, теоретик планетарного кільця з Каліфорнійського технологічного інституту. "Але нові результати показують, що в найгустіших частинах кілець Сатурна в'язкість насправді підсилює хвилі, пояснюючи загадкові канавки, вперше помічені на знімках, зроблених космічним кораблем Voyager".
"Як задовольнити, нарешті, знайти одне пояснення для більшості, якщо не всіх, структури хаотичного вигляду, яку ми вперше побачили в щільних кільцевих регіонах Сатурна давно з" Вояджером ", - сказав Порко, - і з тих пір видно у вишуканих подробицях з Кассіні . "
Джерело: JPL, CICLOPS
