[/rubrik]
Spitzer Space Telescope har spanat in en enorm ring runt Saturnus, det största och längst avlägsna bandet runt denna ringmärkta värld. Hur stor är den här ringen? 'Om du hade infraröda ögon som Spitzer,' sa Anne Verbiscer, forskningsastronom vid University of Virginia, Charlottesville, 'från jorden skulle det se ut som en fullmåne på vardera sidan av Saturnus.' Det är otroligt stort! Huvuddelen av dess material börjar omkring sex miljoner kilometer (3,7 miljoner miles) bort från planeten och sträcker sig utåt ungefär ytterligare 12 miljoner kilometer (7,4 miljoner miles). En miljard jordar kan rymmas i den volym som denna ring upptar.
Så varför har inte denna gigantiska struktur upptäckts tidigare?
”Det är väldigt, väldigt svagt; extremt klent”, sa Verbiscer till Universe Today. 'Om du stod inne i ringen skulle du inte ens veta det. I en kubikkilometer rymd finns bara 10-20 partiklar. Partiklarna är ungefär lika stora som dimpartiklar, men de är väldigt utspridda. Vi tittar bara på de termiska utsläppen som dessa små partiklar avger; vi tittar inte alls på reflekterat solljus i observationerna vi gjorde med Spitzer. Det är det som gör Spitzer till det perfekta instrumentet att använda för att försöka hitta en sådan dammstruktur. Den här ringen är helt analog med skräpskivor runt andra stjärnor som Spitzer har observerat.'
Forskargruppen snubblade inte bara över den här ringen; de letade efter det. Teamet inkluderar Verbiscer, Douglas Hamilton från University of Maryland, College Park, och Michael Skrutskie, från University of Virginia, Charlottesville. De använde den längre våglängds infraröda kameran på Spitzer, kallad multiband imaging photometer, och gjorde sina observationer i februari 2009 innan Spitzer fick slut på kylvätska i maj och började sitt 'varma' uppdrag.
Den mörka och ljusa sidan av Iapetus. Kredit: NASA/JPL/Space Science Institute
'I mer än 300 år har människor försökt förklara utseendet på Saturnus måne Iapetus, (som upptäcktes av Giovanni Cassini 1671) och varför ena sidan av månen är ljus och den andra mycket mörk,' sa Verbiscer. 'Under de senaste 35 åren har en annan måne, Phoebe, kommit upp som en möjlig förklaring, eftersom det finns ett samband mellan dessa två månar. Phoebe själv är väldigt, väldigt mörk, och den matchar albedon eller ljusstyrkan hos det mörka materialet på Iapetus ledande halvklot. Phoebe har en retrograd bana och Iapetus är i en pro-grade bana. Så om partiklar skjuts ut från Phoebe och spiralerar inåt mot Saturnus skulle de slå Iapetus direkt på den ledande halvklotet.'
Verbiscer sa att dynamiskt har denna förklaring till Iapetus mörka sida pratats om och försökt modelleras. Men ingen hade tänkt på att använda Spitzer för att leta efter något damm i det området. 'Så, det var vår idé', sa hon. 'Titeln på vårt förslag var 'En ny Saturnian Ring'. Vi letade definitivt efter en dammstruktur förknippad med Phoebe och i samma omloppsbana, och det är precis vad vi ser.'
Verbiscer sa att det skulle vara mycket svårt även för rymdfarkosten Cassini, och särskilt för bildkamerorna, att se denna ring, eftersom den bara dyker upp i infrarött. Plus att Cassini är inne i den här ringen och måste se ut förbi Saturnus andra ringar. 'Den här ringen är så stor men ändå så svag att det skulle vara svårt att veta när du tittade på den och när du inte var det.'
Den vertikala höjden och orbitallutningen för denna ring matchar perfekt med Phoebes bana på himlen. 'Om du skulle plotta var Phoebe dyker upp över tiden när den går runt Saturnus, stämmer ringen exakt, sa Verbiscer. ”Tänk på en kvart som snurrar på ett bord; ringen har samma vertikala spets, och Phoebes bana gör samma typ av sak.'
Om dammpartiklarna från Phoebe själv eller om Phoebe 'herdar' några partiklar till den konfigurationen, har forskarna inga säkra bevis, men troligen är dammpartiklarna från Phoebe. 'Vi har ingen fast bekräftelse på det, men det tyder starkt på att det kommer från Phoebe,' sa Verbiscer. 'Materialen sammantaget motsvarar vad du skulle få av att gräva ut en krater som är ungefär en kilometer i diameter på Phoebe.'
Cassini bild av Phoebe. Kredit: NASA/JPL
Phoebe är 200 km tvär och kraftigt kraterad, så en 1 km krater är inte en alltför stor krater. 'Så vi kan inte titta på en viss krater på Phoebe och säga att en skapade ringen,' förklarade Verbiscer. 'Det är troligt att det kommer från flera olika mindre nedslag, och ringen fortsätter att få tillförsel från efterföljande nedslag och mikrometeoriter som träffar Phoebe, skickar material in i den här ringen, lägger damm och material från Phoebes yta i en Phoebe-liknande bana.'
Men det finns fortfarande lite av ett mysterium om färgen på Iapetus ledande halvklot.
De två månarna har ofta jämförts i sammansättning, och i nära infraröd har de absorptionsegenskaper. I ultraviolett ljus stämmer dock inte spektra lika bra. 'När det gäller färg, på Iapetus, ser den mörka färgen lite mer röd ut jämfört med Phoebe, så det finns en liten färgmissmatch,' sa Verbiscer. 'Det kan vara partiklarna som lanseras från Phoebe blandas med det som finns på Iapetus, vilket kan förklara färgskillnaden. Det kan vara något intressant att utforska, att göra några spektrala blandningsmodeller för att komma fram till något primordialt Iapetus-material och blanda med Phoebes material för att se om de blir röda på något sätt.'
Själva ringen är för svag för att ta ett spektra för att försöka avgöra vilka material som utgör ringen, men antagandena är att materialen kommer från den övre ytan av Pheobes kraterförsedda yta, som också kan innehålla lite is. Cassini-närbilder av månen från 2004 visar ljusa kratrar, vilket antyder att isen är nära ytan.
Spitzer kunde känna skenet från det svala dammet, som bara är cirka 80 Kelvin (minus 316 grader Fahrenheit). Coola föremål lyser med infraröd eller termisk strålning; till exempel, till och med en kopp glass brinner av infrarött ljus. 'Genom att fokusera på glöden från ringens svala damm gjorde Spitzer det lätt att hitta', sa Verbiscer.
Teamets tidning visas i dagens nummer av Nature. En onlineversion finns tillgänglig här.
Bildtext för lead:Konstnärskoncept av den nya Saturnian Ring. Kredit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC) Den insatta krediten (Saturnus, Phoebe och Iapetus) är NASA/JPL/SSI. Bild med tillstånd av Anne Verbiscer
