Είναι από καιρό γνωστό ότι τα δαχτυλίδια του Κρόνου δεν είναι τα τέλεια στεφάνια που εμφανίζονται όπως σε μικρά ερασιτεχνικά τηλεσκόπια και όταν το διαστημικό σκάφος Cassini μπήκε σε τροχιά γύρω από τον Κρόνο, η αδυναμία του μαζικού δακτυλίου Β έγινε ακόμη πιο εμφανής. Οι επιστήμονες έμειναν έκπληκτοι από τις πανύψηλες κατακόρυφες κατασκευές, τα χτενισμένα άκρα στους δακτυλίους και τα περίεργα χαρακτηριστικά της έλικας. Αλλά οι επιστήμονες έχουν βρει τώρα την αιτία αυτών των περίεργων χαρακτηριστικών: Η περιοχή ενεργεί σαν σπειροειδής γαλαξίας, δήλωσε η Carolyn Porco, επικεφαλής της ομάδας απεικόνισης Cassini.
«Βρήκαμε αυτό που ελπίζαμε να βρούμε όταν ξεκινήσαμε σε αυτό το ταξίδι με τον Cassini πριν από περίπου 13 χρόνια», δήλωσε ο Porco, «(και έχουμε) ορατότητα στους μηχανισμούς που έχουν σμιλεύσει όχι μόνο τα δαχτυλίδια του Κρόνου, αλλά τους ουράνιους δίσκους. πολύ μεγαλύτερης κλίμακας, από τα ηλιακά συστήματα, όπως τα δικά μας, μέχρι τους γιγαντιαίους σπειροειδείς γαλαξίες. "
Ο δακτύλιος Β είναι μια από τις πιο δυναμικές περιοχές στους δακτυλίους του Κρόνου και, εκπληκτικά, λένε οι επιστήμονες, οι δακτύλιοι συμπεριφέρονται σαν μια μικρογραφία της δικής μας γαλαξίας Γαλαξίας.
Όταν το διαστημικό σκάφος Voyager πέταξε από τον Κρόνο το 1980 και το 1981, οι επιστήμονες είδαν ότι το εξωτερικό άκρο του δακτυλίου Β του πλανήτη είχε σχήμα σαν ένα περιστρεφόμενο, ισοπεδωμένο ποδόσφαιρο από τις βαρυτικές διαταραχές του Mimas. Αλλά ήταν σαφές, ακόμη και στα ευρήματα του Voyager, ότι η συμπεριφορά του εξωτερικού δακτυλίου Β ήταν πολύ πιο περίπλοκη από οτιδήποτε μπορεί να κάνει ο Μόμας.
Μέσω της ανάλυσης χιλιάδων εικόνων Cassini του δακτυλίου Β που λήφθηκαν για μια περίοδο τεσσάρων ετών, η Porco και η ομάδα της βρήκαν την πηγή της περισσότερης πολυπλοκότητας: τουλάχιστον τρία πρόσθετα, ανεξάρτητα περιστρεφόμενα μοτίβα κυμάτων ή ταλαντώσεις, που στρεβλώνουν το Η άκρη του δακτυλίου Β.
Οι ταλαντώσεις ταξιδεύουν γύρω από τον δακτύλιο με διαφορετικές ταχύτητες και οι μικρές, τυχαίες κινήσεις των σωματιδίων δακτυλίου τροφοδοτούν ενέργεια σε ένα κύμα που διαδίδεται προς τα έξω κατά μήκος του δακτυλίου από ένα εσωτερικό όριο, αντανακλά την εξωτερική άκρη του δακτυλίου Β (το οποίο παραμορφώνεται ως αποτέλεσμα), και μετά ταξιδεύει προς τα μέσα έως ότου αντανακλά το εσωτερικό όριο. Αυτή η συνεχής αντανάκλαση εμπρός και πίσω είναι απαραίτητη για αυτά τα μοτίβα κυμάτων να αναπτυχθούν και να γίνουν ορατά ως παραμορφώσεις στο εξωτερικό άκρο του δακτυλίου Β.
Παρακολουθήστε ένα βίντεο των ταλαντώσεων.
Αυτές οι ταλαντώσεις, με έναν, δύο ή τρεις λοβούς, δεν δημιουργούνται από φεγγάρια. Αντίθετα, έχουν προκύψει αυθόρμητα, εν μέρει επειδή ο δακτύλιος είναι αρκετά πυκνός και το άκρο του δακτυλίου Β είναι αρκετά αιχμηρό, ώστε τα κύματα να αναπτυχθούν από μόνα τους και στη συνέχεια να αντανακλούν στην άκρη.
Οι μικρές, τυχαίες κινήσεις των σωματιδίων του δακτυλίου τροφοδοτούν την ενέργεια σε ένα κύμα και την αναγκάζουν να αναπτυχθεί. Τα νέα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν μια πρόβλεψη της εποχής του Voyager ότι η ίδια διαδικασία μπορεί να εξηγήσει όλες τις αινιγματικές χαοτικές κυματομορφές που βρέθηκαν στους πυκνότερους δακτυλίους του Κρόνου, από δεκάδες μέτρα έως εκατοντάδες χιλιόμετρα πλάτος.
«Αυτή η διαδικασία έχει ήδη επαληθευτεί για την παραγωγή χαρακτηριστικών κυμάτων σε πυκνούς δακτυλίους του Κρόνου μικρής κλίμακας… περίπου 150 μέτρα», έγραψε η Porco στη λειτουργία «Captain's Log» της στον ιστότοπο CICLOPS (απεικόνιση Cassini). «Το ότι φαίνεται επίσης να παράγει κύματα μεγάλης κλίμακας εκατοντάδων χιλιομέτρων στον εξωτερικό δακτύλιο Β υποδηλώνει ότι μπορεί να λειτουργήσει σε πυκνούς δακτυλίους σε όλες τις χωρικές κλίμακες.»
«Αυτές οι ταλαντώσεις υπάρχουν για τον ίδιο λόγο ότι οι χορδές κιθάρας έχουν φυσικούς τρόπους ταλάντωσης, οι οποίοι μπορούν να ενθουσιαστούν όταν ματαιωθούν ή να διαταραχθούν διαφορετικά», δήλωσε ο Joseph Spitale, συνεργάτης της ομάδας απεικόνισης Cassini και επικεφαλής συγγραφέας ενός νέου άρθρου στο Astronomical Journal, που δημοσιεύθηκε σήμερα. . «Ο δακτύλιος έχει επίσης τις δικές του φυσικές συχνότητες ταλάντωσης, και αυτό παρατηρούμε».
Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι τέτοιες «αυτο-ενθουσιασμένες» ταλαντώσεις υπάρχουν σε άλλα συστήματα δίσκων, όπως οι σπειροειδείς γαλαξίες δίσκων και οι πρωτο-πλανητικοί δίσκοι που βρίσκονται γύρω από τα κοντινά αστέρια, αλλά δεν μπόρεσαν να επιβεβαιώσουν άμεσα την ύπαρξή τους. Οι νέες παρατηρήσεις επιβεβαιώνουν τις πρώτες ταλαντώσεις κυμάτων μεγάλης κλίμακας αυτού του τύπου σε έναν ευρύ δίσκο υλικού οπουδήποτε στη φύση.
Αυτο-ενθουσιασμένα κύματα σε μικρές κλίμακες 100 μέτρων (300 πόδια) έχουν παρατηρηθεί στο παρελθόν από όργανα Cassini σε μερικές πυκνές περιοχές δακτυλίου και έχουν αποδοθεί σε μια διαδικασία που ονομάζεται «παχύρρευστη υπερεκτικότητα».
«Κανονικά το ιξώδες, ή η αντίσταση στη ροή, μειώνει τα κύματα - ο τρόπος με τον οποίο τα ηχητικά κύματα που ταξιδεύουν μέσω του αέρα θα εξαφανιστούν», δήλωσε ο Peter Goldreich, ένας θεωρητικός πλανητικών δακτυλίων στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια. "Αλλά τα νέα ευρήματα δείχνουν ότι, στα πυκνότερα μέρη των δακτυλίων του Κρόνου, το ιξώδες ενισχύει πραγματικά τα κύματα, εξηγώντας μυστηριώδεις αυλακώσεις που φαίνονται για πρώτη φορά σε εικόνες που τραβήχτηκαν από το διαστημόπλοιο Voyager."
«Πόσο ικανοποιητικό είναι να βρούμε επιτέλους μια εξήγηση για τα περισσότερα, αν όχι όλα, για τη χαοτική δομή που είδαμε για πρώτη φορά στις πυκνές περιοχές του Κρόνου με τον Voyager», δήλωσε ο Porco, «και από τότε είδαμε με εξαιρετική λεπτομέρεια με τον Cassini "
Πηγή: JPL, CICLOPS
