[/titulek]
Spitzerův vesmírný dalekohled spatřil obrovský prstenec kolem Saturnu, největší a nejvzdálenější pásmo kolem tohoto prstencového světa. Jak velký je tento prsten? 'Pokud byste měli infračervené oči jako Spitzer,' řekla Anne Verbiscer, výzkumná astronomka z University of Virginia, Charlottesville, 'ze Země by to vypadalo jako jeden úplněk na obou stranách Saturnu.' To je neuvěřitelně obrovské! Převážná část jeho materiálu začíná asi šest milionů kilometrů (3,7 milionů mil) od planety a rozprostírá se směrem ven zhruba dalších 12 milionů kilometrů (7,4 milionů mil). Do objemu prostoru, který tento prstenec zabírá, by se vešla miliarda Zemí.
Proč tedy nebyla tato gigantická stavba objevena dříve?
„Je to velmi, velmi slabé; extrémně slabý,“ řekl Verbiscer Universe Today. „Kdybys stál v ringu, ani bys to nevěděl. V krychlovém kilometru prostoru je pouze 10-20 částic. Částice jsou přibližně stejné velikosti jako částice mlhy, ale jsou velmi rozprostřeny. Právě se díváme na tepelné emise, které tyto malé částice vydávají; při pozorováních se Spitzerem se vůbec nedíváme na odražené sluneční světlo. To je to, co dělá Spitzera dokonalým nástrojem pro pokus o nalezení takové struktury prachu. Tento prstenec je zcela analogický diskům trosek kolem jiných hvězd, které Spitzer pozoroval.
Výzkumný tým nenarazil jen na tento prsten; hledali to. V týmu jsou Verbiscer, Douglas Hamilton z University of Maryland, College Park, a Michael Skrutskie z University of Virginia, Charlottesville. Použili infračervenou kameru s delší vlnovou délkou na Spitzeru, nazývanou vícepásmový zobrazovací fotometr, a svá pozorování provedli v únoru 2009, než Spitzerovi v květnu došlo chladicí kapalina a zahájil svou „teplou“ misi.
Temná a světlá strana Iapeta. Poděkování: NASA/JPL/Space Science Institute
„Už více než 300 let se lidé snaží vysvětlit vzhled Saturnova měsíce Iapetus (který objevil Giovanni Cassini v roce 1671) a proč je jedna strana Měsíce světlá a druhá velmi tmavá,“ řekl Verbiscer. 'Za posledních 35 let, další měsíc, Phoebe přišla jako možné vysvětlení, protože mezi těmito dvěma měsíci existuje spojení.' Samotná Phoebe je velmi, velmi tmavá a odpovídá albedu nebo jasu tmavého materiálu Iapetovy přední polokoule. Phoebe má retrográdní oběžnou dráhu a Iapetus je na prográdní oběžné dráze. Takže pokud by částice byly vypuštěny z Phoebe a spirálovitě by se dostaly dovnitř k Saturnu, zasáhly by Iapeta přímo na této vedoucí polokouli.'
Verbiscer řekl, že dynamicky se o tomto vysvětlení Iapetovy temné stránky mluvilo a snažilo se být modelováno. Ale nikoho nenapadlo použít Spitzer k hledání prachu v této oblasti. 'Takže to byl náš nápad,' řekla. „Název našeho návrhu byl ‚Nový Saturnský prstenec‘. Rozhodně jsme hledali prachovou strukturu spojenou s Phoebe a na stejné oběžné dráze, a to je přesně to, co vidíme.“
Verbiscer řekl, že i pro sondu Cassini a zejména pro zobrazovací kamery by bylo velmi obtížné tento prsten vidět, protože se ukazuje pouze v infračerveném světle. Navíc Cassini je uvnitř tohoto prstence a musela by se dívat za ostatní Saturnovy prstence. 'Tento prsten je tak velký, ale přesto tak slabý, že by bylo těžké poznat, kdy jste se na něj dívali a kdy ne.'
Vertikální výška a orbitální sklon tohoto prstence dokonale odpovídá Phoebeině oběžné dráze na obloze. 'Pokud byste měli zakreslit, kde se Phoebe objeví v průběhu času, když prochází kolem Saturnu, prsten se přesně shoduje,' řekl Verbiscer. „Představte si, že se čtvrtina točí na stole; prsten má stejnou svislou špičku a Phoebeina oběžná dráha dělá stejný typ věcí.'
Pokud jde o to, zda prachové částice ze samotné Phoebe, nebo zda Phoebe „pase“ nějaké částice do této konfigurace, vědci nemají definitivní důkaz, ale s největší pravděpodobností jsou prachové částice od Phoebe. 'Nemáme to pevně potvrzené, ale silně to naznačuje, že to pochází od Phoebe,' řekl Verbiscer. 'Všechny materiály dohromady představují to, co byste získali při vyhloubení kráteru o průměru asi kilometr na Phoebe.'
Cassini obrázek Phoebe. Poděkování: NASA/JPL
Phoebe má průměr 200 km a je silně pokryta krátery, takže kráter o velikosti 1 km není příliš velký kráter. 'Takže se nemůžeme podívat na určitý kráter na Phoebe a říct, že ten vytvořil prsten,' vysvětlil Verbiscer. 'Pravděpodobně pochází z několika různých menších dopadů a prsten je stále zásobován následnými dopady a mikrometeority zasahujícími Phoebe, vypouštějící materiál do tohoto prstence a vynášející prach a materiál z povrchu Phoebe na oběžnou dráhu podobnou Phoebe.'
Ale stále je tu trochu záhada ohledně barvy Iapetovy přední polokoule.
Tyto dva měsíce byly často srovnávány ve složení a v blízké infračervené oblasti mají společné absorpční vlastnosti. V ultrafialovém záření se však spektra také neshodují. 'Pokud jde o barvu, na Iapetu vypadá tmavá barva trochu červeněji ve srovnání s Phoebe, takže tam je malý nesoulad barev,' řekl Verbiscer. 'Mohou to být částice vypuštěné z Phoebe smíchané s čímkoli, co je na Iapetu, což by mohlo odpovídat za barevný rozdíl.' To by mohlo být zajímavé prozkoumat, udělat nějaké modely spektrálního míchání, abychom přišli s nějakým prvotním materiálem Iapetus a smíchali ho s materiálem Phoebe, abychom viděli, jestli nějak nezčervenají.“
Samotný prstenec je příliš slabý na to, aby bylo možné pořídit spektrum, abychom se pokusili určit, jaké materiály prsten tvoří, ale předpokládá se, že materiály pocházejí z horního povrchu povrchu Pheobe s krátery, který také může obsahovat nějaký led. Detailní záběry měsíce Cassini z roku 2004 ukazují jasné krátery, které naznačují, že led je blízko povrchu.
Spitzer byl schopen vnímat záři chladného prachu, který má jen asi 80 Kelvinů (minus 316 stupňů Fahrenheita). Chladné předměty září infračerveným nebo tepelným zářením; například i kelímek zmrzliny září infračerveným světlem. „Zaměřením na záři chladného prachu prstenu Spitzer usnadnil jeho nalezení,“ řekl Verbiscer.
Dokument týmu se objeví v dnešním vydání Nature. Online verze je k dispozici zde.
Popisek k obrázku:Umělecký koncept nového Saturnova prstenu. Poděkování: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC) Vložený kredit (Saturn, Phoebe a Iapetus) je NASA/JPL/SSI. Obrázek s laskavým svolením Anne Verbiscer