Pierścienie Saturna badane za pomocą sondy Cassini
Astronomowie zmierzyli głębokość optyczną pierścieni Saturna przy użyciu nowej metody opartej na ilości światła słonecznego docierającego do sondy Cassini, gdy znajdowała się ona w cieniu cząstek lodu i skał znajdujących się na orbicie planety.
Głębokość optyczna jest związana z przezroczystością obiektu i pokazuje, jak daleko światło może przejść przez ten obiekt, zanim zostanie pochłonięte lub rozproszone. Badanie na ten temat, prowadzone przez Uniwersytet w Lancaster we współpracy ze Szwedzkim Instytutem Fizyki Kosmicznej, zostało opublikowane w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Sonda kosmiczna NASA-ESA Cassini została wystrzelona w 1997 roku i dotarła do Saturna w 2004 roku. Przeprowadziła najobszerniejsze jak dotąd badanie planety i jej księżyców. Misja zakończyła się w 2017 roku, gdy Cassini zanurzyła się w atmosferę Saturna, po 22-krotnym nurkowaniu między planetą a jej pierścieniami.
Astronomowie Chris Arridge i George Xystouris z Uniwersytetu Lancasterdr przeanalizowali dane pozyskane za pomocą Langmuir na pokładzie Cassini, instrumentu mierzącego zimną plazmę – niskoenergetyczne jony i elektrony, w magnetosferze Saturna.
Badacze skupili się na zaćmieniach Słońca statku kosmicznego: okresach, w których Cassini znajdowała się w cieniu Saturna lub głównych pierścieni. Podczas każdego zaćmienia instrument Langmuir rejestrował zmiany w natężeniu światła.
„Ponieważ sonda była zbudowana z metalu, za każdym razem, gdy była oświetlona, światło słoneczne mogło dostarczyć wystarczająco dużo energii do sondy, aby uwolnić elektrony. Jest to efekt fotoelektryczny, a uwalniane elektrony to tzw. fotoelektrony. Mogą one stwarzać problemy, ponieważ mają takie same właściwości jak elektrony w zimnej plazmie wokół Saturna i nie ma prostego sposobu na oddzielenie ich od siebie” – mówi Xystouris.
„Koncentrując się na zmianach danych, zdaliśmy sobie sprawę, że są one związane z ilością światła słonecznego przepuszczanego przez każdy pierścień. Ostatecznie, wykorzystując właściwości materiału, z którego wykonano Langmuira i jasność Słońca w pobliżu Saturna, udało nam się ustalić zmianę liczby fotoelektronów i obliczyć głębokość optyczną pierścieni Saturna” – dodaje.
Główne pierścienie, które rozciągają się do 140 tysięcy kilometrów od planety, o maksymalnej grubość zaledwie 1 kilometra, mają przestać być niewidoczne z Ziemi do 2025 roku. Pierścienie będą wówczas nachylone krawędzią do Ziemi, co praktycznie uniemożliwi ich obserwację. W następnej fazie 29-letniej orbity Saturna przechylą się one z powrotem w kierunku Ziemi i będą lepiej widoczne i jaśniejsze do 2032 roku.
Emil Gołoś
