Kính thiên văn vũ trụ Spitzer đã theo dõi một vòng khổng lồ xung quanh Sao Thổ, dải xa nhất lớn nhất và xa nhất quanh thế giới nhẫn này. Chiếc nhẫn này lớn cỡ nào? Nếu bạn có đôi mắt hồng ngoại như Spitzer, thì nói Anne Verbiscer, nhà thiên văn học nghiên cứu tại Đại học Virginia, Charlottesville, Hồi từ Trái đất, nó sẽ trông giống như một mặt trăng tròn ở hai bên Sao Thổ. Đó là rất lớn! Phần lớn nguyên liệu của nó bắt đầu khoảng sáu triệu km (3,7 triệu dặm) từ hành tinh này và mở rộng ra bên ngoài khoảng thêm 12 triệu km (7,4 triệu dặm). Một tỷ Trái đất có thể vừa với khối lượng không gian mà chiếc nhẫn này chiếm giữ.
Vậy tại sao cấu trúc khổng lồ này lại được phát hiện trước đây?
Đây là rất, rất mờ nhạt; vô cùng khó khăn, Verbiscer nói với tạp chí Space. Nếu bạn đang đứng bên trong chiếc nhẫn, bạn thậm chí sẽ biết điều đó. Trong một km khối không gian chỉ có 10-20 hạt. Các hạt có kích thước tương đương với các hạt sương mù, nhưng chúng rất lan rộng ra. Chúng tôi chỉ nhìn vào sự phát thải nhiệt mà các hạt nhỏ này phát ra; chúng tôi không nhìn vào ánh sáng mặt trời phản chiếu trong các quan sát chúng tôi đã làm với Spitzer. Đó là những gì làm cho Spitzer trở thành công cụ hoàn hảo để sử dụng để thử và tìm ra cấu trúc bụi như vậy. Chiếc nhẫn này hoàn toàn tương tự với các mảnh vụn xung quanh các ngôi sao khác mà Spitzer đã quan sát.
Nhóm nghiên cứu đã không vấp ngã trên chiếc nhẫn này; họ đã tìm kiếm nó Nhóm nghiên cứu bao gồm Verbiscer, Douglas Hamilton thuộc Đại học Maryland, College Park và Michael Skrutskie, thuộc Đại học Virginia, Charlottesville. Họ đã sử dụng máy ảnh hồng ngoại có bước sóng dài hơn trên Spitzer, được gọi là máy quang kế hình ảnh đa dải, và đã quan sát vào tháng 2 năm 2009 trước khi Spitzer hết chất làm mát vào tháng 5 và bắt đầu nhiệm vụ ấm áp của họ.
Verbiscer cho biết, trong hơn 300 năm qua, mọi người đã cố gắng giải thích sự xuất hiện của Saturn, mặt trăng Iapetus, (được phát hiện bởi Giovanni Cassini vào năm 1671) và tại sao một mặt của mặt trăng lại sáng và mặt kia rất tối. Trong 35 năm qua, một mặt trăng khác, Phoebe đã đưa ra một lời giải thích khả dĩ, vì có một mối liên hệ giữa hai mặt trăng đó. Phoebe tự nó rất, rất tối, và nó phù hợp với albedo hoặc độ sáng của vật liệu tối của bán cầu hàng đầu Iapetus. Phoebe có quỹ đạo ngược và Iapetus đang ở trong quỹ đạo cấp. Vì vậy, nếu các hạt được phóng ra khỏi Phoebe và xoắn ốc hướng vào Sao Thổ, chúng sẽ đập Iapetus ngay trên bán cầu hàng đầu đó.
Verbiscer nói rằng một cách linh hoạt, lời giải thích này cho mặt tối của Iapetus, đã được nói đến và cố gắng để được mô hình hóa. Nhưng không ai nghĩ đến việc sử dụng Spitzer để tìm kiếm bất kỳ hạt bụi nào trong khu vực đó. Vì vậy, đó là ý tưởng của chúng tôi, cô ấy nói. Tiêu đề của đề xuất của chúng tôi là Ring Một vành đai Saturn mới. Chúng tôi chắc chắn đang tìm kiếm một cấu trúc bụi liên quan đến Phoebe và trong cùng quỹ đạo, và đó chính xác là những gì chúng ta thấy.
Verbiscer cho biết sẽ rất khó khăn ngay cả đối với tàu vũ trụ Cassini, và đặc biệt là các máy quay hình ảnh để nhìn thấy chiếc nhẫn này, vì nó chỉ xuất hiện trong tia hồng ngoại. Thêm vào đó, Cassini ở trong chiếc nhẫn này và sẽ phải nhìn ra những chiếc nhẫn khác của Saturn. Chiếc nhẫn này rất to nhưng lại rất mờ nhạt, thật khó để biết khi nào bạn nhìn vào nó và khi bạn là người.
Chiều cao thẳng đứng và độ nghiêng quỹ đạo của chiếc nhẫn này hoàn toàn phù hợp với quỹ đạo Phoebe Thời trên bầu trời. Verbiscer cho biết, nếu bạn định vẽ Phoebe xuất hiện theo thời gian khi nó đi vòng quanh Sao Thổ, chiếc nhẫn sẽ khớp chính xác, Verbiscer nói. Hãy nghĩ về một phần tư quay tròn trên bàn; chiếc nhẫn có cùng một đầu thẳng đứng với nó, và quỹ đạo Phoebe xông cũng làm điều tương tự.
Về việc các hạt bụi từ chính Phoebe hay nếu Phoebe xông hơi che chở một số hạt trong cấu hình đó, các nhà khoa học không có bằng chứng rõ ràng, nhưng rất có thể các hạt bụi là từ Phoebe. Chúng tôi không có xác nhận chắc chắn về điều đó, nhưng rất khuyến khích rằng nó đến từ Phoebe, ông Ver Verisis nói. Các vật liệu cùng nhau tương đương với những gì bạn sẽ nhận được từ việc khai quật một miệng hố có đường kính khoảng một km trên Phoebe.
Phoebe có chiều ngang 200 km và miệng núi lửa nặng nề, do đó, miệng núi lửa 1 km không phải là miệng núi lửa quá lớn. Vì vậy, chúng ta có thể nhìn vào một miệng núi lửa nào đó trên Phoebe và nói rằng người ta đã tạo ra chiếc nhẫn, Verbiscer giải thích. Một số người có khả năng nhận được nó từ một số tác động nhỏ khác nhau và chiếc nhẫn tiếp tục được cung cấp từ các tác động tiếp theo và các thiên thạch micromet đánh Phoebe, phóng vật liệu vào vòng này, đưa bụi và vật liệu từ bề mặt Phoebe vào quỹ đạo giống Phoebe.
Nhưng vẫn còn một chút bí ẩn về màu sắc của bán cầu hàng đầu Iapetus.
Hai mặt trăng thường xuyên được so sánh về thành phần và trong vùng hồng ngoại gần, chúng có chung các tính năng hấp thụ. Tuy nhiên, ở vùng cực tím, quang phổ don lồng cũng vậy. Về mặt màu sắc, trên Iapetus, màu tối trông hơi đỏ hơn một chút so với Phoebe, do đó, có một chút không phù hợp về màu sắc, theo Ver Verisis. Đây có thể là các hạt được phóng từ Phoebe trộn với bất cứ thứ gì có trên Iapetus, có thể giải thích cho sự khác biệt về màu sắc. Đó có thể là một điều thú vị để khám phá, để thực hiện một số mô hình pha trộn quang phổ để đưa ra một số vật liệu Iapetus nguyên thủy và trộn với vật liệu Phoebe trộm xem chúng có bị đỏ không.
Bản thân chiếc nhẫn quá mờ để có thể thử và xác định vật liệu nào tạo nên chiếc nhẫn, nhưng giả định là vật liệu đến từ bề mặt trên cùng của bề mặt miệng núi lửa Pheobe, cũng có thể bao gồm một số băng. Cận cảnh mặt trăng của Cassini từ năm 2004 cho thấy các miệng hố sáng, gợi ý rằng băng nằm sát bề mặt.
Spitzer đã có thể cảm nhận được ánh sáng của bụi mát, chỉ khoảng 80 Kelvin (âm 316 độ F). Đối tượng mát mẻ tỏa sáng với bức xạ hồng ngoại, hoặc nhiệt; ví dụ, ngay cả một cốc kem cũng rực sáng với tia hồng ngoại. Verbiscer cho biết, bằng cách tập trung vào sự phát sáng của vòng bụi, Spitzer đã làm cho nó dễ dàng tìm thấy.
Bài báo của nhóm Team xuất hiện trong số báo hôm nay của tạp chí thiên nhiên. Một phiên bản trực tuyến có sẵn ở đây.
Chú thích hình ảnh chính: Khái niệm nghệ sĩ của vành đai Saturnian mới. Tín dụng: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (SSC) Tín dụng nội bộ (Saturn, Phoebe và Iapetus) là NASA / JPL / SSI. Hình ảnh lịch sự Anne Verbiscer
Nguồn: Phỏng vấn Anne Verbiscer
