Team kaster lys over mysterierne i Saturns ringe

Et Skoltech-ledet team af internationale forskere har udviklet en matematisk model, der giver mening om et af de store mysterier ved Saturns ringe.

Saturnens ringe er formationer af støv og is, der hvirvler langs Saturns ækvatoriale plan. De blev først opdaget i 1610 af Galileo Galilei. På det tidspunkt, han regnede med, at de var en del af selve planeten. Dybdegående undersøgelse af disse unikke formationer blev først mulig i det 20. århundrede i en tid med rumforskning. Og mange mysterier relateret til deres dannelse og processer forbliver ubesvarede.

De fleste af planeterne i solsystemet har været uændrede i millioner af år, men Saturns ringe udviser ekstrem ustabilitet. Dette gælder især F-ringen, en af ​​dens yderste ringe. F-ringen har været kendt for at ændre sig i løbet af dage eller endda timer. For eksempel, rumfartøjer har opdaget klumper af stof i F-ringen, der pludselig forsvinder.

Selvom det endnu ikke er kendt, hvad der forårsager denne uregelmæssige adfærd, det er kendt, at processerne for partikelaggregation (fusion) og fragmentering (henfald) spiller en rolle. I planetariske ringe, som Saturn, disse processer forekommer i særlig stor skala, nødvendiggøre en konsekvent balance mellem fragmentering og aggregering.

Forskere fra universiteter i Rusland (Skoltech, Moskva Statsuniversitet, instituttet for numerisk matematik fra det russiske videnskabsakademi), Det Forenede Kongerige (University of Leicester), og USA (Boston University) gik sammen om at belyse den mystiske F-ring ved hjælp af en matematisk model, der tidligere havde været brugt til at studere Saturns mere stabile elementer.

Ved hjælp af modellen, det Skoltech-ledede team demonstrerede muligheden for uophørlige periodiske oscillerende regimer for partikelfusion og fragmentering inden for Saturns ringe. Med andre ord, de har identificeret en mekanisme, der kan forårsage dannelse af blodpropper i en planetarisk ring, såsom F-ringen. Deres fund opfylder loven om massebevaring, som fastholder, at masse ikke kan skabes eller ødelægges i kemiske reaktioner.

Resultaterne af undersøgelsen er blevet offentliggjort er det videnskabelige tidsskrift Fysisk gennemgangsbreve .

"Vi brugte næsten tre år på at arbejde med dette, før vi præsenterede vores resultater til offentliggørelse. Dette skyldes, at det tog os lang tid at gennemgå vores tvivl og valideringstrin. I sidste ende, vi fandt et eksempel på en uendelig periodisk oscillatorisk løsning fra den matematiske model for aggregerings- og fragmenteringsprocesser for Saturns ringe. Desuden, vi fastslog, at disse periodiske regimer fører til en stabil begrænsende cyklus, hvilket er meget overraskende for en model under massebeskyttelsesloven, hvor der forventes at finde stabile ligevægtsløsninger. Da vores hovedresultater stammer fra numeriske simuleringer, vi håber at tiltrække interesse fra det matematiske samfund for udarbejdelse af strenge analytiske beviser for de præsenterede fænomener. Alligevel, vi udleder, at disse resultater kan kaste noget nyt lys over fænomenerne med periodiske klumper, der opstår i F-ringen af ​​Saturn, "sagde hovedforfatter og Skoltech -forsker Sergey Matvee