Neočekávané struktury v Saturnově prstenci

„Stavba prstenců se liší od našich dosavadních představ. Původně jsme si mysleli, že spatříme homogenní rozložení částic. Místo toho jsme zjistili, že částice jsou nahromaděny do jakýchsi chuchvalců oddělených prázdnými mezerami,“ říká Larry Esposito, hlavní vědecký pracovník ultrafialového zobrazovacího spektrografu kosmické sondy Cassini (University of Colorado, Boulder).

„Pokud bychom prolétávali pod Saturnovými prstenci například letadlem, mohli bychom pozorovat záblesky slunečního světla, procházejícího mezerami mezi shluky částic, následovalo by zeslabení světla v případě, že by se světlu postavil do cesty hustější shluk částic v prstenci. A tak by se to několikrát opakovalo, na rozdíl od průletu pod homogenním oblakem částic, kdy by došlo ke konstantnímu zeslabení světla hvězdy.“

Protože předcházející interpretace předpokládaly, že částice v prstenci jsou rozloženy rovnoměrně, astronomové podcenili celkovou hmotnost Saturnových prstenců. Jejich skutečná hmotnost tak může být minimálně dvakrát vyšší, než činily předcházející odhady.

„Tento závěr nám pomůže porozumět komplexu otázek, týkajících se stáří a původu Saturnových prstenců,“ říká Josh Colwell, odborný asistent fyziky (University of Central Florida, Orlando) a člen týmu vědců kolem ultrafialového spektrografu sondy Cassini. Článek s výsledky pozorování bude publikován v časopise Icarus.

Astronomové několikrát sledovali změny jasnosti hvězd, před kterými procházel prstenec a střídavě tak zeslaboval jejich světlo. Tato měření umožnila zjistit množství materiálu mezi sondou a hvězdou – tedy v prstencích (čím více materiálu, tím větší zeslabení jasnosti hvězdy nastalo). „Kombinace mnoha pozorovaných zákrytů hvězd prstenci planety Saturn v mnoha různých geometrických rovinách nám umožnila jakoby naskenovat celý systém prstenců,“ dodává Josh Colwell. „Vyhodnocením změn jasností hvězd při zákrytu prstenci jsme schopni zmapovat trojrozměrnou strukturu prstenců a detailněji studovat tvar, rozložení a orientaci jednotlivých shluků částic.“

Na obrázku prstenců v nepravých barvách představují jednotlivé barvy rozdílnou orientaci shluků hmoty, jasnost barev naopak souvisí s hustotou částic v prstencích. Utváření shluků částic je nejsilnější v modře zbarvených částech prstence. Žluté části prstenců jsou příliš husté na to, aby jimi mohlo světlo hvězdy proniknout.

Pozorování nás utvrzují v tom, že v prstencích existuje vlastní vzájemné gravitační působení částic a dochází k vytváření jejich shluků. Jestliže by se tento chuchvalec částic nacházel dále od planety Saturn, pak by z něj mohl postupně „vyrůst“ malý měsíček. Protože se však tyto shluky hmoty nacházejí velmi blízko planety, jejich rozdílné rychlosti na drahách kolem Saturnu působí proti přitažlivé síle gravitace, a tak jsou tyto vzniklé útvary roztahovány do délky. Tyto shluky postupně vznikají a následně se rozpadají, jakmile dosáhnou velikosti kolem 30 až 50 m.

„V každém okamžiku vytváří velké množství částic takovéto shluky, avšak tyto částice se pohybují z jednoho chuchvalce do druhého tak, jak se jeden shluk částic rozpadne a vytváří se druhý,“ dodává Josh Colwell.

Klasický model předpovídal pro hustý prstenec B, že se v něm částice budou srážet v průměru dvakrát za hodinu. „Naše výsledky však naznačují, že částice v prstenci B tráví většinu času téměř v neustálém kontaktu s dalšími částicemi,“ říká Colwell. Tyto shluky se mohou chovat jako velká částice, měnící svoji dráhu v prstenci a směřující k další srážce.

Tyto shluky částic jsou pozorovatelné ve všech částech prstence B, které jsou průhledné. Jedno překvapující zjištění měření je, že chuchvalce v prstenci B jsou široké a velmi ploché, jako velký „list“ papíru. Jsou přibližně 10krát až 50krát širší, než je jejich tloušťka. Astronomové byli také překvapeni tím, že shluky v prstenci B jsou plošší a mezery mezi nimi jsou menší, než bylo zjištěno v sousedním prstenci A.

Zdroj: saturn.jpl.nasa
Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí