NASA на Сатурне. Часть 8: луч Миры высветил следы спирали

Снимок кассини: Cassini: Диона, Тетис и Пандора

Астроном Фил Николсон (Phil Nicholson) из университета Корнелла (Cornell University) и его коллега Мэтт Хедман (Matt Hedman) опубликовали новое исследование колец Сатурна, основанное на недавнем наблюдении космическим кораблём Cassini серии затмений кольцами звезды по имени Мира (Омикрон Кита).

Визуальный и инфракрасный спектрометр космического аппарата был нацелен на звезду, чтобы измерять ослабление света материалом колец. Звезда пересекала их по хорде. Было это 24 мая, 11 июня, 29 июня и 5 августа 2005 года.

Естественно, на разном удалении от планеты кольца имеют несколько различный состав и плотность. Но если вы представите себе пересечение, скажем, грампластинки по хорде – вы поймёте, что кривая колебаний блеска звезды должна быть симметрична относительно середины затмения.

И тут-то учёных ждал большой сюрприз – симметрии не было даже близко.

Спектры (всего более 400 тысяч отдельных замеров – один раз в 0,08 секунды) брались спектрометром в течение четырёх 3-часовых интервалов затенений звезды, случившихся по мере обращения космического зонда вокруг газового гиганта.

После того, как их соотнесли с взаимным положением звезды, колец и аппарата Cassini – открылась странная картина: больше света проникало через кольца в точках на пути звезды из затенения, чем в равноудалённых местах колец на пути к середине затмения.

Сначала Николсон и Хедман подумали: а нельзя ли эту асимметрию объяснить небольшим изменением положения космического корабля относительно колец и звезды? Но Николсон справедливо заметил, что расстояние между кораблём и звездой — фактически бесконечно. И линии, протянутые между ним и Мирой в двух противоположных краях затмения – почти параллельны.

Более вероятно, что тут открыто другое явление – так называемые гравитационные следы – очень тонкая структура в кольцах, образованная в результате взаимодействия ледяных валунов между собой и с гравитационным полем планеты.

Дион на фоне Сатурна

Эти следы, по сути — небольшие волны плотности. Но, во-первых, куда более тонкие (шириной не более 100 метров), чем волны и спицы, непосредственно сфотографированные кораблём ранее и вызванные "работой" спутников Сатурна.

А во-вторых – не радиальные, а лежащие под неким углом к радиусу колец, образующие спираль.

Вот при таком наклоне вполне можно наблюдать асимметрию светопропускания. Поскольку справа и слева от центральной точки затмения звезды свет проходил бы под совсем другим углом к этим "спицам".

Непосредственно увидеть их с такого расстояния было нельзя. Во время этой съёмки Cassini находился приблизительно на расстоянии в 1,6 миллиона километров от Сатурна.

Интересно, что такие спиральные и очень слабые колебания плотности материала колец – гравитационные следы — теоретики предсказывали ещё в 1970-х, но "след от следа" – аномальные различия в спектрах Миры — удалось поймать только теперь.

В ходе дальнейшей миссии Cassini будет выполнено ещё много аналогичных измерений. Особенно учёных интересует зависимость видимости этого эффекта следов от угла между лучом зрения и плоскостью колец (в данном опыте он составлял 3,5 градуса).

Дело в том, что, анализируя такую зависимость, можно хорошо оценить толщину колец. Ведь если они очень тонки (текущая оценка – 10 метров) – эти эфемерные спиральные спицы уже не будут фиксироваться при росте этого угла.

Так вы можете оценить ширину планок жалюзи, пишут авторы работы, наблюдая на просвет степень затемнения солнца при различных углах между светилом, самими жалюзи и вашим глазом.

Слабые волны плотности в потоке из триллионов камней и выступили в роли таких жалюзи, позволив Николсону провести своё сенсационное исследование.