يتم استخدام جامعة من كولورادو في بولدر ، وهي آلة موسيقية مبنية على متن المركبة الفضائية كاسيني-هيغينز ، لتمييز الأشياء في حلقات زحل الأصغر من ملعب كرة القدم ، مما يجعلها أكثر حدة مرتين من أي ملاحظات حلقة سابقة.
قال جوشوا كولويل من مختبر CU-Boulder's لفيزياء الغلاف الجوي والفضاء إن الملاحظات تم إجراؤها باستخدام مطياف التصوير فوق البنفسجي ، أو UVIS ، عندما كانت كاسيني على بعد 4.2 مليون ميل ، أو 6.75 مليون كيلومتر ، من زحل في يوليو. يدور زحل حول الشمس على بعد مليار كيلومتر تقريبًا من الأرض.
استخدم كولويل وزملاؤه تقنية تعرف باسم الغموض النجمي لتصوير جزيئات الحلقة ، مشيرة إلى الأداة عبر الحلقات باتجاه النجم ، شي سيتي. قال كولويل ، عضو فريق علمي في معهد الأشعة فوق البنفسجية ، إن تقلبات ضوء النجوم التي تمر عبر الحلقات توفر معلومات عن هيكل وديناميكيات الجسيمات الموجودة داخلها.
شبه نظام زحل بسجل فونوغراف ضخم ، مع وجود الكوكب في المنتصف والحلقات الممتدة إلى الخارج أكثر من 40000 ميل ، أو 64000 كيلومتر. وقال إن حجم جزيئات الحلقة يختلف من بقع الغبار إلى الجبال ، وتتراوح معظمها بين الرخام والصخور.
وقال كولويل إن ملاحظات كاسيني تظهر اختلافات كبيرة في عدد جسيمات الحلقة على مسافات قصيرة جدًا. يتم تجميع الجسيمات في الحلقات الفردية بشكل وثيق معًا ، مع انخفاض كمية المادة فجأة عند حافة الحلقة.
قال كولويل: "ما نراه مع الملاحظات الجديدة هو أن بعض حواف الحلقة حادة للغاية." تظهر الحواف الحادة من الحلقات الصغيرة بشكل خاص في الحلقة C وفي ما يسمى تقسيم كاسيني على جانبي الحلقة B الساطعة ، أكبر حلقة لزحل.
وأوضح أن ملاحظات كاسيني باستخدام الأشعة فوق البنفسجية تظهر أن المسافة بين وجود وغياب المواد المدارية في بعض حواف الحلقة يمكن أن تصل إلى 160 قدمًا أو 50 مترًا تقريبًا حول طول طائرة تجارية نموذجية.
قال كولويل إن الحواف الحادة توضح الديناميكيات التي تقيد عمليات الحلقة مقابل ميلها الطبيعي للانتشار في مساحة فارغة قريبة. "الطبيعة تمقت الفراغ ، لذا من المحتمل أن تكون الجاذبية من قمر صغير قريب وتصادم نيزكي مستمر يحصر الجسيمات في الحلقة."
قدم كولويل النتائج التي توصل إليها في الاجتماع السنوي السادس والثلاثين لقسم علوم الكواكب الذي عقد في لويزفيل ، كنتاكي ، من 8 نوفمبر إلى 12 نوفمبر.
وقال إن عملية الغموض النجمية باستخدام الأشعة فوق البنفسجية تظهر أيضًا مشاهدات عالية الدقة للعديد من موجات الكثافة المرئية في الحلقات ، بما في ذلك الموجة غير المدروسة سابقًا. موجات الكثافة هي ميزات تشبه التموج في الحلقات ناتجة عن تأثير أقمار زحل - في هذه الحالة ، القمر الصغير ، يانوس.
قال كولويل: "تقوم الأقمار الصغيرة بالقرب من حلقات زحل بتحريك جزيئات الحلقة بسحبها الثقالي". وقال إنه في مواقع معينة في الحلقات ، تُعرف بالرنين ، يتطابق مدار قمر معين مع مدار جسيمات معينة من الحلقة بطريقة تعزز عملية التحريك.
وقال إن موجات الكثافة ، التي تشبه دوامة الجرح بإحكام مثل الأخدود في سجل الفونوغراف ، تنتشر ببطء بعيدًا عن الرنين نحو القمر المقلق. قال كولويل: "يمكن أن يؤدي ذلك إلى حدوث موجة في الحلقة تبدو وكأنها تموج في بركة".
قال كولويل: "تساعد أشكال هذه القمم والأحواض الموجية العلماء على فهم ما إذا كانت جسيمات الحلقة صلبة ونطاطية ، مثل كرة الجولف ، أو ناعمة وأقل نطاطة ، مثل كرة الثلج". وأشار إلى أنه تم استخدام تحليل موجة الكثافة من قبل العلماء المشاركين في مهمة فوييجر 2 التابعة لناسا التي زارت زحل في عام 1981 لتحديد كتلة وسمك حلقات الكوكب.
إن مهمة كاسيني هيغنز هي مشروع تعاوني لوكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الإيطالية. يدير مختبر الدفع النفاث ، وهو قسم من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا ، مهمة كاسيني-هيجنز لمديرية مهمة العلوم التابعة لناسا في واشنطن العاصمة.
CU-Boulder الأستاذ Larry Esposito من LASP هو الباحث الرئيسي لأداة UVIS التي تبلغ تكلفتها 12.5 مليون دولار ، والتي تم تصميمها وبناؤها ل JPL في CU-Boulder.
المصدر الأصلي: بيان صحفي CU Boulder
