З прес-релізу JPL:
Новий аналіз, заснований на даних космічного корабля "Кассіні" НАСА, виявляє причинний зв'язок між таємничими, періодичними сигналами з магнітного поля Сатурна та вибухами гарячого іонізованого газу, відомого як плазма, навколо планети.
Вчені встановили, що величезні хмари плазми періодично цвітуть навколо Сатурна і рухаються навколо планети, як неврівноважене навантаження білизни на крутильному циклі. Рух цієї гарячої плазми створює повторюваний «удар» під час вимірювання обертового магнітного середовища Сатурна і допомагає проілюструвати, чому вченим довелося такий важкий час вимірювати тривалість дня на Сатурні.
"Це прорив, який може вказувати на походження загадково мінливих періодичностей, які затьмарюють справжній період обертання Сатурна", - сказав Понтус Брандт, провідний автор статті та науковець команди Кассіні з університету прикладної фізики Джона Хопкінса Лабораторія в Лорелі, штат Массачусетс: "Зараз велике питання - чому ці вибухи періодично трапляються".
Дані показують, як інжекції плазми, електричні струми та магнітне поле Сатурна - явища, незримі для людського ока - є партнерами у складній хореографії. Періодичні вибухи плазми утворюють острівці тиску, які обертаються навколо Сатурна. Острови тиску «надувають» магнітне поле.
Нова анімація, що демонструє пов'язане поведінку, можна побачити на веб-сайті Cassini.
Візуалізація показує, як невидима гаряча плазма в магнітосфері Сатурна - магнітний міхур навколо планети - вибухає і спотворює лінії магнітного поля у відповідь на тиск. Магнітосфера Сатурна не є ідеальним міхуром, тому що він видувається силою сонячного вітру, який містить заряджені частинки, що стікають від сонця.
Сила сонячного вітру розтягує магнітне поле сторони Сатурна, зверненого в сторону від сонця, у так званий магнітотейл. Руйнування магнітотейла, як видається, розпочало процес, який спричиняє гарячі спалахи плазми, які, в свою чергу, надувають магнітне поле у внутрішній магнітосфері.
Вчені досі досліджують, що спричиняє руйнування магнітозахисту Сатурна, але є сильні вказівки на те, що холодна щільна плазма, спочатку з місяця Сантура Енцелад, обертається разом із Сатурном. Відцентрові сили розтягують магнітне поле, поки частина хвоста не відкинеться назад.
Притискання назад нагріває плазму навколо Сатурна, і нагріта плазма потрапляє в пастку магнітного поля. Він обертається навколо планети на островах зі швидкістю близько 100 кілометрів в секунду (200 000 миль / год). Так само, як системи високого та низького тиску на Землі викликають вітри, високий космос тиску викликає електричні струми. Струми викликають спотворення магнітного поля.
Радіосигнал, відомий як Кілометричне випромінювання Сатурна, який вчені використовували для оцінки тривалості дня на Сатурні, тісно пов'язаний з поведінкою магнітного поля Сатурна. Оскільки у Сатурна немає поверхні чи фіксованої точки, яка би могла враховувати його швидкість обертання, вчені зробили висновок про швидкість обертання по часових піках цього типу радіовипромінювання, яке, як передбачається, зростає при кожному обертанні планети. Цей метод спрацював для Юпітера, але сигнали Сатурна відрізнялися. Виміри початку 1980-х років, проведені космічним кораблем NASA Voyager, дані, отримані в 2000 році місією ESA / NASA Ulysses, і дані Кассіні з приблизно 2003 року по теперішній час відрізняються незначною, але значною мірою. Як результат, вчені не впевнені, скільки триває день Сатурна.
"У цій новій роботі важливо, що вчені починають описувати глобальні, причинно-наслідкові зв'язки між деякими складними, невидимими силами, які формують середовище Сатурна", - сказала Марсія Бертон, науковець з дослідження полів і частинок Кассіні в лабораторії реактивного руху NASA. , Пасадена, Каліфорнія. "Нові результати все ще не дають нам тривалості Сатурнового дня, але вони дають нам важливі підказки, щоб почати розбиратися в цьому. Довжина дня Сатурна чи швидкість обертання Сатурна є важливими для визначення основних властивостей Сатурна, таких як структура його внутрішнього простору та швидкість його вітру ».
Плазма невидима для людського ока. Але іонна та нейтральна камера на магнітосферному інструменті Кассіні забезпечує тривимірний вигляд, виявляючи енергетичні нейтральні атоми, випромінювані з плазмових хмар навколо Сатурна. Енергетичні нейтральні атоми утворюються, коли холодний нейтральний газ стикається з електрично зарядженими частинками в хмарі плазми. Отримані частинки нейтрально заряджаються, тому вони здатні вийти з магнітних полів і збільшити масштаб у космос. Викид цих частинок часто відбувається в магнітних полях, що оточують планети.
Об’єднуючи зображення, отримані кожні півгодини, вчені створювали фільми плазми, коли вона плавала навколо планети. Вчені використали ці зображення для реконструкції 3-D тиску, створюваного плазмовими хмарами, і доповнили ці результати плазмовим тиском, отриманим з плазмового спектрометра Кассіні. Як тільки вчені зрозуміли тиск та його еволюцію, вони могли обчислити пов'язані з цим збурення магнітного поля вздовж траєкторії польоту Кассіні. Розраховане збурення поля чудово відповідало спостережуваному магнітному полі «стукає», підтверджуючи джерело коливань поля.
"Ми всі знаємо, що зміни періодів обертання спостерігаються у пульсарів, мільйонів світлових років від нашої Сонячної системи, і тепер ми виявляємо, що подібне явище спостерігається саме тут, у Сатурна", - сказав Том Кримігіс, головний дослідник магнітосферного інструментального візуалізації. , що також базується в Лабораторії прикладної фізики та Афінській академії, Греція. "За допомогою інструментів прямо на місці, де це відбувається, ми можемо сказати, що потоки плазми і складні системи струму можуть маскувати реальний період обертання центрального тіла. Ось як спостереження в нашій Сонячній системі допомагають нам зрозуміти, що спостерігається в далеких астрофізичних об'єктах ».
Джерело: JPL
