Saturns ringe set i den midt-infrarøde viser lyse cassini division

Det er lykkedes for et hold forskere at måle lysstyrkerne og temperaturen på Saturns ringe ved hjælp af de melleminfrarøde billeder taget af Subaru-teleskopet i 2008. Billederne er de jordbaserede billeder med den højeste opløsning, der nogensinde er lavet. De afslører, at på det tidspunkt, Cassini Division og C-ringen var lysere end de andre ringe i det mellem-infrarøde lys, og at lysstyrkekontrasten så ud til at være den omvendte af den, der ses i det synlige lys (Figur 1). Dataene giver vigtig indsigt i naturen af ​​Saturns ringe.

Saturns smukke udseende og dens ringe har altid fascineret folk. Ringene består af utallige antal ispartikler, der kredser over Saturns ækvator. Imidlertid, deres detaljerede oprindelse og natur forbliver ukendt. Rumfartøjer og jordbaserede teleskoper har tacklet det mysterium med mange observationer ved forskellige bølgelængder og metoder. Den internationale Cassini-mission ledet af NASA har observeret Saturn og dens ringe i mere end 10 år, og har udgivet et stort antal smukke billeder.

Subaru Udsigt Saturn

Subaru-teleskopet har også observeret Saturn flere gange gennem årene. Dr. Hideaki Fujiwara, Subaru offentlig informationsmedarbejder/videnskabsmand, analyserede data taget i januar 2008 ved hjælp af Cooled Mid-Infrared Camera and Spectrometer (COMICS) på teleskopet for at producere et smukt billede af Saturn til offentlig informationsformål. Under analysen, han bemærkede, at udseendet af Saturns ringe i den midt-infrarøde del af spektret var helt anderledes end det, der ses i det synlige lys

Saturns hovedringe består af C, B, og A ringer, hver med forskellige populationer af partikler. Cassini-divisionen adskiller B- og A-ringen. Billedet fra 2008 viser, at Cassini-divisionen og C-ringen er lysere i de mellem-infrarøde bølgelængder, end B- og A-ringene ser ud til at være (figur 1). Denne lysstyrkekontrast er det omvendte af, hvordan de fremstår i det synlige lys, hvor B- og A-ringene altid er lysere end Cassini-divisionen og C-ringen (figur 2).

"Termisk emission" fra ringpartikler observeres i det mellem-infrarøde, hvor varmere partikler er lysere. Holdet målte temperaturen på ringene fra billederne, som afslørede, at Cassini-divisionen og C-ringen er varmere end B- og A-ringene. Holdet konkluderede, at dette skyldtes, at partiklerne i Cassini-divisionen og C-ringen lettere opvarmes af sollys på grund af deres sparsomme befolkninger og mørkere overflader.

På den anden side, i det synlige lys, observatører ser sollys blive reflekteret af ringpartiklerne. Derfor, B- og A-ringene, med deres tætte populationer af partikler, synes altid lyst i de synlige bølgelængder, mens Cassini-divisionen og C-ringen virker svage. Forskellen i emissionsprocessen forklarer de omvendte lysstyrker af Saturns ringe mellem det midt-infrarøde og det synlige lys.

Ændring af vinkler Ændr lysstyrkerne

Det viser sig, at Cassini-divisionen og C-ringen ikke altid er lysere end B- og A-ringene, selv i det mellem-infrarøde. Holdet undersøgte billeder af Saturns ringe taget i april 2005 med COMICS, og fandt ud af, at Cassini-divisionen og C-ringen var svagere end B- og A-ringene på det tidspunkt, hvilket er den samme kontrast til det, der blev set i det synlige lys (Figur 3).

Holdet konkluderede, at "inversionen" af lysstyrken af ​​Saturns ringe mellem 2005 og 2008 var forårsaget af årstidens ændring i ringåbningsvinklen til Solen og Jorden. Da Saturns rotationsakse hælder i forhold til dets baneplan omkring Solen, ringåbningsvinklen til Solen ændres over en 15-årig cyklus. Dette giver en sæsonbestemt variation i solopvarmningen af ​​ringpartiklerne. Ændringen i åbningsvinklen set fra Jorden påvirker den tilsyneladende fyldningsfaktor for partiklerne i ringene. Disse to variationer - temperaturen og partiklernes observerede fyldningsfaktor - førte til ændringen i det melleminfrarøde udseende af Saturns ringe.

Dataene taget med Subaru-teleskopet afslørede, at Cassini-divisionen og C-ringen nogle gange er lyse i det mellem-infrarøde, selvom de altid er svage i synligt lys. "Jeg er så glad for, at Subaru-teleskopets offentlige informationsaktiviteter, som jeg har ansvaret for, førte til denne videnskabelige opdagelse, " sagde Dr. Fujiwara. "Vi vil observere Saturn igen i maj 2017 og håber at undersøge arten af ​​Saturns ringe yderligere ved at drage fordele af observationer med rummissioner og jordbaserede teleskoper."

Denne forskning er publiceret i Astronomi og astrofysik , Bind 599, A29 og lagt på nettet den 23. februar, 2017 (Fujiwara et al., 2017, "Sæsonbestemt variation af den radiale lysstyrkekontrast af Saturns ringe set i mid-infrarød af Subaru/COMICS").