Das Spitzer-Weltraumteleskop hat einen riesigen Ring um Saturn ausspioniert, die größte und am weitesten entfernte Band um diese Ringwelt. Wie groß ist dieser Ring? "Wenn Sie Infrarotaugen wie Spitzer hätten", sagte Anne Verbiscer, Forschungsastronomin an der Universität von Virginia, Charlottesville, "von der Erde aus würde es wie ein Vollmond auf beiden Seiten des Saturn aussehen." Das ist unglaublich groß! Der Großteil seines Materials beginnt ungefähr sechs Millionen Kilometer vom Planeten entfernt und erstreckt sich nach außen, ungefähr weitere 12 Millionen Kilometer (7,4 Millionen Meilen). Eine Milliarde Erden könnten in das Raumvolumen passen, das dieser Ring einnimmt.
Warum wurde diese gigantische Struktur bisher nicht entdeckt?
„Es ist sehr, sehr schwach; extrem dünn “, sagte Verbiscer gegenüber dem Space Magazine. "Wenn du im Ring stehen würdest, würdest du es nicht einmal wissen. In einem Kubikkilometer Raum gibt es nur 10-20 Partikel. Die Partikel haben ungefähr die gleiche Größe wie Nebelpartikel, sind jedoch sehr verteilt. Wir betrachten nur die thermischen Emissionen, die diese kleinen Partikel abgeben. Bei den Beobachtungen mit Spitzer sehen wir überhaupt kein reflektiertes Sonnenlicht. Das macht Spitzer zum perfekten Instrument, um eine solche Staubstruktur zu finden. Dieser Ring ist völlig analog zu Trümmerscheiben um andere Sterne, die Spitzer beobachtet hat. “
Das Forschungsteam ist nicht nur auf diesen Ring gestoßen. sie suchten danach. Das Team besteht aus Verbiscer, Douglas Hamilton von der University of Maryland, College Park, und Michael Skrutskie von der University of Virginia, Charlottesville. Sie verwendeten die längerwellige Infrarotkamera von Spitzer, das sogenannte Multiband-Imaging-Photometer, und machten ihre Beobachtungen im Februar 2009, bevor Spitzer im Mai das Kühlmittel ausging und seine „warme“ Mission begann.
"Seit mehr als 300 Jahren versuchen die Menschen, das Aussehen des Saturnmondes Iapetus (der 1671 von Giovanni Cassini entdeckt wurde) zu erklären und zu erklären, warum eine Seite des Mondes hell und die andere sehr dunkel ist", sagte Verbiscer. „In den letzten 35 Jahren, einem weiteren Mond, ist Phoebe als mögliche Erklärung aufgetaucht, da zwischen diesen beiden Monden eine Verbindung besteht. Phoebe selbst ist sehr, sehr dunkel und entspricht der Albedo oder Helligkeit des dunklen Materials der führenden Hemisphäre von Iapetus. Phoebe hat eine retrograde Umlaufbahn und Iapetus befindet sich in einer Pro-Grade-Umlaufbahn. Wenn also Partikel von Phoebe abgefeuert werden und sich nach innen in Richtung Saturn drehen, würden sie Iapetus direkt auf diese führende Hemisphäre schlagen. “
Verbiscer sagte, dass dynamisch über diese Erklärung für die dunkle Seite von Iapetus gesprochen und versucht wurde, modelliert zu werden. Aber niemand hatte daran gedacht, mit Spitzer nach Staub in diesem Bereich zu suchen. "Also, das war unsere Idee", sagte sie. "Der Titel unseres Vorschlags lautete" Ein neuer Saturnring ". Wir suchten definitiv nach einer Staubstruktur, die mit Phoebe in derselben Umlaufbahn verbunden ist, und genau das sehen wir."
Verbiscer sagte, es sei selbst für das Cassini-Raumschiff und insbesondere für die Bildkameras sehr schwierig, diesen Ring zu sehen, da er nur im Infrarotbereich angezeigt wird. Außerdem befindet sich Cassini in diesem Ring und müsste an den anderen Ringen des Saturn vorbei schauen. "Dieser Ring ist so groß und doch so schwach, dass es schwierig ist zu wissen, wann du ihn angeschaut hast und wann nicht."
Die vertikale Höhe und die Umlaufbahnneigung dieses Rings passen perfekt zu Phoebes Umlaufbahn am Himmel. „Wenn Sie planen, wo Phoebe im Laufe der Zeit auf dem Saturn erscheint, stimmt der Ring genau überein“, sagte Verbiscer. „Denken Sie an ein Viertel, das sich auf einem Tisch dreht. Der Ring hat die gleiche vertikale Spitze und Phoebes Umlaufbahn macht das Gleiche. "
Ob die Staubpartikel von Phoebe selbst stammen oder ob Phoebe einige Partikel in diese Konfiguration „hütet“, die Wissenschaftler haben keinen eindeutigen Beweis, aber höchstwahrscheinlich stammen die Staubpartikel von Phoebe. "Wir haben keine feste Bestätigung dafür, aber es ist ein starker Hinweis darauf, dass es von Phoebe stammt", sagte Verbiscer. "Die Materialien zusammen ergeben das, was man durch das Ausheben eines Kraters mit einem Durchmesser von etwa einem Kilometer auf Phoebe erhalten würde."
Phoebe hat einen Durchmesser von 200 km und ist stark kraterartig. Ein 1 km langer Krater ist also kein übermäßig großer Krater. "Wir können uns also keinen bestimmten Krater auf Phoebe ansehen und sagen, dass einer den Ring geschaffen hat", erklärte Verbiscer. "Es ist wahrscheinlich, dass es sich um mehrere kleinere Stöße handelt, und der Ring wird immer wieder von nachfolgenden Stößen und Mikrometeoriten versorgt, die auf Phoebe treffen, Material in diesen Ring schleudern und Staub und Material von Phoebes Oberfläche in eine Phoebe-ähnliche Umlaufbahn bringen."
Die Farbe der führenden Hemisphäre von Iapetus ist jedoch immer noch ein Rätsel.
Die beiden Monde wurden häufig in ihrer Zusammensetzung verglichen und weisen im nahen Infrarot Absorptionsmerkmale auf. Im ultravioletten Bereich stimmen die Spektren jedoch nicht so gut überein. "In Bezug auf die Farbe sieht die dunkle Farbe bei Iapetus im Vergleich zu Phoebe etwas roter aus, daher gibt es eine kleine Farbinkongruenz", sagte Verbiscer. „Es könnten die Partikel sein, die von Phoebe mit dem auf Iapetus vermischt werden, was den Farbunterschied erklären könnte. Es könnte interessant sein, das zu erforschen, einige spektrale Mischmodelle zu erstellen, um ursprüngliches Iapetus-Material zu entwickeln und mit Phoebes Material zu mischen, um zu sehen, ob sie irgendwie gerötet werden. "
Der Ring selbst ist zu schwach, um Spektren aufzunehmen, um festzustellen, aus welchen Materialien der Ring besteht. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass die Materialien von der Oberseite der Krateroberfläche von Pheobe stammen, zu der auch etwas Eis gehören kann. Cassini-Nahaufnahmen des Mondes von 2004 zeigen helle Krater, was darauf hindeutet, dass sich Eis nahe an der Oberfläche befindet.
Spitzer konnte das Leuchten des kühlen Staubes spüren, der nur etwa 80 Kelvin (minus 316 Grad Fahrenheit) beträgt. Kühle Objekte leuchten mit Infrarot- oder Wärmestrahlung. Zum Beispiel leuchtet sogar eine Tasse Eis mit Infrarotlicht. "Durch die Konzentration auf das Leuchten des kühlen Staubes des Rings machte es Spitzer leicht zu finden", sagte Verbiscer.
Das Papier des Teams erscheint in der heutigen Ausgabe von Nature. Eine Online-Version finden Sie hier.
Bildunterschrift: Künstlerkonzept des neuen Saturnrings. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (SSC) Der Inset Credit (Saturn, Phoebe und Iapetus) ist NASA / JPL / SSI. Bild mit freundlicher Genehmigung von Anne Verbiscer
Quelle: Interview mit Anne Verbiscer
