قام تلسكوب سبيتزر بالتجسس على حلقة ضخمة حول زحل ، أكبر وأبعد فرقة حول هذا العالم الحلقية. ما حجم هذا الخاتم؟ قالت آن فيربيسكر ، عالمة الفلك في جامعة فيرجينيا ، شارلوتسفيل: "إذا كانت لديك عيون بالأشعة تحت الحمراء مثل سبيتزر ، فمن الأرض ، سيبدو مثل القمر المكتمل على جانبي زحل." هذا ضخم بشكل لا يصدق! يبدأ الجزء الأكبر من مواده على بعد حوالي ستة ملايين كيلومتر (3.7 مليون ميل) بعيدًا عن الكوكب ويمتد للخارج حوالي 12 مليون كيلومتر أخرى (7.4 مليون ميل). يمكن أن تتناسب مليار من الأرض مع حجم الفضاء الذي تحتله هذه الحلقة.
لذا ، لماذا لم يتم الكشف عن هذا الهيكل الضخم سابقًا؟
"إنها باهتة للغاية ، قال Verbiscer لمجلة الفضاء. "إذا كنت واقفًا داخل الحلقة فلن تعرفها. في الكيلومتر المكعب من الفضاء لا يوجد سوى 10-20 جسيمات. الجسيمات هي تقريبًا بحجم جسيمات الضباب ، لكنها منتشرة جدًا. نحن ننظر فقط إلى الانبعاثات الحرارية التي تعطيها هذه الجسيمات الصغيرة ؛ نحن لا ننظر إلى ضوء الشمس المنعكس على الإطلاق في الملاحظات التي قمنا بها مع Spitzer. هذا ما يجعل سبيتزر الأداة المثالية لاستخدامها لمحاولة إيجاد مثل هذا الغبار. هذه الحلقة مماثلة تمامًا لأقراص الحطام حول النجوم الأخرى التي لاحظها سبيتزر ".
لم يعثر فريق البحث على هذا الخاتم فحسب ؛ كانوا يبحثون عنه. يضم الفريق Verbiscer و Douglas Hamilton من جامعة Maryland و College Park و Michael Skrutskie من جامعة فرجينيا شارلوتسفيل. استخدموا كاميرا الأشعة تحت الحمراء ذات الطول الموجي الأطول على Spitzer ، والتي يطلق عليها مضواء التصوير متعدد النطاقات ، وقاموا بملاحظاتهم في فبراير 2009 قبل نفاد سبيتزر من سائل التبريد في مايو وبدأت مهمتها "الدافئة".
قال فيربيسر: "منذ أكثر من 300 عام ، كان الناس يحاولون تفسير مظهر قمر زحل إيابيتوس (الذي اكتشفه جيوفاني كاسيني عام 1671) ولماذا يكون أحد جانبي القمر فاتحًا والآخر مظلمًا للغاية". "على مدار الـ 35 عامًا الماضية ، ظهر قمر آخر ، فيبي ، كشرح محتمل ، نظرًا لوجود صلة بين هذين القمرين. Phoebe نفسها مظلمة للغاية ، وتتوافق مع بياض أو سطوع المادة المظلمة لنصف الكرة الرئيسي في Iapetus. فيبي لديه مدار رجعي و Iapetus في مدار احترافي. لذا إذا تم إطلاق الجسيمات من Phoebe ودوامة إلى الداخل باتجاه زحل ، فستضرب Iapetus مباشرة في نصف الكرة الأرضية. "
قال Verbiscer أنه ديناميكيًا ، تم الحديث عن هذا التفسير للجانب المظلم من Iapetus وحاول أن يكون نموذجًا. ولكن لم يفكر أحد في استخدام Spitzer للبحث عن أي غبار في تلك المنطقة. قالت: "إذن ، هذه كانت فكرتنا". "كان عنوان اقتراحنا هو" حلقة زحل جديدة. "كنا بالتأكيد نبحث عن هيكل غبار مرتبط بفيبي وفي نفس المدار ، وهذا بالضبط ما نراه".
قال Verbiscer أنه سيكون من الصعب للغاية حتى بالنسبة لمركبة كاسيني الفضائية ، وخاصة كاميرات التصوير لرؤية هذه الحلقة ، لأنها تظهر فقط في الأشعة تحت الحمراء. بالإضافة إلى كاسيني داخل هذا الخاتم ، وعليها أن تنظر إلى ما بعد حلقات زحل الأخرى. "هذا الخاتم كبير جدًا ولكنه خافت جدًا ، سيكون من الصعب معرفة متى كنت تنظر إليه ومتى لم تكن كذلك."
يتطابق الارتفاع الرأسي والميل المداري لهذه الحلقة بشكل مثالي مع مدار Phoebe في السماء. قال Verbiscer: "إذا كنت تريد رسم مكان ظهور Phoebe بمرور الوقت وهو يدور حول زحل ، فإن الحلقة تتطابق تمامًا. "فكر في ربع دوران على طاولة ؛ الحلقة لها نفس الطرف العمودي ، ومدار فيبي يفعل نفس النوع من الأشياء ".
فيما يتعلق بما إذا كانت جزيئات الغبار من Phoebe نفسها أو إذا قامت Phoebe "برعاية" بعض الجسيمات في هذا التكوين ، فإن العلماء ليس لديهم دليل محدد ، ولكن على الأرجح جزيئات الغبار من Phoebe. وقال فيربيسكر: "ليس لدينا تأكيد قوي لذلك ، ولكن من الموحى بشدة أنها تأتي من فيبي". "إن المواد مجتمعة تصل إلى ما ستحصل عليه من حفر حفرة قطرها حوالي كيلومتر على فيبي".
يبلغ عرض Phoebe 200 كم ومحفورة بشكل كبير ، وبالتالي فإن الحفرة التي يبلغ طولها 1 كم ليست فوهة كبيرة للغاية. وأوضح فيربسير: "لذا ، لا يمكننا النظر إلى فوهة معينة في فيبي ونقول أن أحدهم خلق الخاتم". "من المحتمل أن تكون من عدة تأثيرات أصغر مختلفة ، وتستمر الحلقة في التزويد من التأثيرات اللاحقة وتضرب النيازك الدقيقة Phoebe ، وإطلاق المواد في هذه الحلقة ، ووضع الغبار والمواد من سطح Phoebe في مدار يشبه Phoebe."
ولكن لا يزال هناك القليل من الغموض حول لون نصف الكرة الرئيسي لـ Iapetus.
غالبًا ما تتم مقارنة القمرين في التكوين ، وفي الأشعة تحت الحمراء القريبة ، يشتركان في ميزات الامتصاص. في الأشعة فوق البنفسجية ، مع ذلك ، لا تتطابق الأطياف أيضًا. قال Verbiscer: "من حيث اللون ، في Iapetus ، يبدو اللون الداكن أحمر أكثر قليلاً مقارنة بـ Phoebe ، لذلك هناك عدم تطابق صغير في اللون". "يمكن أن تكون الجسيمات التي تم إطلاقها من مزيج Phoebe مع كل ما هو موجود في Iapetus ، والذي قد يمثل اختلاف اللون. قد يكون هذا شيئًا مثيرًا للاهتمام لاستكشافه ، للقيام ببعض نماذج الخلط الطيفي للتوصل إلى بعض مواد الأيبتوس البدائية والخلط مع مادة Phoebe لمعرفة ما إذا تم إحراقها بطريقة ما ".
الحلقة نفسها باهتة للغاية بحيث لا يمكنها أخذ أطياف لمحاولة تحديد المواد التي تشكل الحلقة ، ولكن الافتراضات هي أن المواد تأتي من السطح العلوي لسطح فيوب المتناثر ، والذي قد يتضمن أيضًا بعض الجليد. تظهر لقطات مقربة للقمر من كاسيني من عام 2004 فوهات مشرقة ، ملمحًا إلى أن الجليد قريب من السطح.
كان سبيتزر قادرًا على استشعار توهج الغبار البارد ، والذي يبلغ حوالي 80 كلفن (ناقص 316 درجة فهرنهايت). تلمع الأجسام الباردة بالأشعة تحت الحمراء أو الإشعاع الحراري ؛ على سبيل المثال ، حتى كوب من الآيس كريم يحترق بالأشعة تحت الحمراء. قال Verbiscer: "من خلال التركيز على توهج غبار الحلقة الباردة ، سهل Spitzer العثور عليه".
تظهر ورقة الفريق في عدد اليوم من مجلة Nature. يتوفر إصدار عبر الإنترنت هنا.
عنوان الصورة الرصاص: مفهوم الفنان للحلقة Saturnian الجديدة. الائتمان: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (SSC) الائتمان الداخلي (Saturn و Phoebe و Iapetus) هو NASA / JPL / SSI. الصورة مجاملة من Anne Verbiscer
المصدر: مقابلة مع Anne Verbiscer
