Từ lâu, người ta đã biết rằng các vành Saturn không phải là những chiếc vòng hoàn hảo mà chúng xuất hiện như trong các kính thiên văn nghiệp dư nhỏ, và khi tàu vũ trụ Cassini đi vào quỹ đạo quanh Sao Thổ, sự rối loạn mạnh mẽ của vòng B khổng lồ càng trở nên rõ ràng hơn. Các nhà khoa học đã bị choáng bởi các cấu trúc thẳng đứng cao chót vót, các cạnh vỏ sò trên các vòng và các đặc điểm giống như chân vịt. Nhưng các nhà khoa học hiện đã tìm ra nguyên nhân của những đặc điểm kỳ lạ này: Khu vực này đang hoạt động giống như một thiên hà xoắn ốc, Carolyn Porco, trưởng nhóm của nhóm chụp ảnh Cassini cho biết.
Chúng tôi đã tìm thấy những gì chúng tôi hy vọng sẽ tìm thấy khi chúng tôi bắt đầu cuộc hành trình này với Cassini gần 13 năm trước, ông cho biết porco, đã (và đã nhận được) các cơ chế đã điêu khắc không chỉ các vòng của Sao Thổ, mà cả các đĩa thiên thể có quy mô lớn hơn, từ các hệ mặt trời, giống như của chúng ta, cho đến các thiên hà xoắn ốc khổng lồ.
Vòng B là một trong những khu vực năng động nhất trong các vòng Saturn, và thật ngạc nhiên, các nhà khoa học cho biết, những chiếc nhẫn này hoạt động giống như một phiên bản thu nhỏ của thiên hà Milky Way của chúng ta.
Khi tàu vũ trụ Voyager bay theo Sao Thổ vào năm 1980 và 1981, các nhà khoa học thấy rằng rìa ngoài của hành tinh Vòng B có hình dạng giống như một quả bóng đá xoay tròn, bị xáo trộn bởi các nhiễu loạn hấp dẫn của Mimas. Nhưng rõ ràng, ngay cả trong các phát hiện của Voyager, rằng hành vi của vòng B bên ngoài phức tạp hơn nhiều so với bất cứ điều gì Mimas có thể làm.
Thông qua việc phân tích hàng ngàn hình ảnh Cassini của vòng B được chụp trong khoảng thời gian bốn năm, Porco và nhóm của cô đã tìm ra nguồn gốc của hầu hết sự phức tạp: ít nhất là ba dạng sóng hoặc dao động xoay độc lập bổ sung, làm biến dạng Cạnh của vòng B.
Các dao động truyền xung quanh vòng với tốc độ khác nhau và các chuyển động nhỏ, ngẫu nhiên của các hạt vòng cung cấp năng lượng thành một sóng truyền ra bên ngoài vòng từ một ranh giới bên trong, phản xạ ra rìa ngoài của vòng B (bị biến dạng như một kết quả), và sau đó đi vào bên trong cho đến khi nó phản ánh ra khỏi ranh giới bên trong. Sự phản xạ qua lại liên tục này là cần thiết để các mẫu sóng này phát triển và có thể nhìn thấy dưới dạng biến dạng ở rìa ngoài của vòng B.
Xem video về các dao động.
Những dao động này, với một, hai hoặc ba thùy, không được tạo bởi bất kỳ mặt trăng nào. Thay vào đó, chúng tự phát sinh, một phần vì vòng tròn đủ dày và cạnh vòng B đủ sắc nét, để sóng tự phát triển và sau đó phản xạ ở rìa.
Các hạt vòng Vòng chuyển động nhỏ, ngẫu nhiên cung cấp năng lượng thành sóng và khiến nó phát triển. Các kết quả mới xác nhận một tiên đoán thời Voyager rằng quá trình tương tự này có thể giải thích tất cả các dạng sóng hỗn loạn khó hiểu được tìm thấy trong các vành đai dày đặc nhất của Saturn, từ hàng chục mét đến hàng trăm km.
Quá trình này đã được xác minh để tạo ra các tính năng sóng trong các vòng tròn dày đặc của Saturn, có quy mô nhỏ khoảng 150 mét hoặc lâu hơn, đó là lời viết của por porco trên trang web CICLOPS (hình ảnh Cassini) của cô. Hiện tại, nó dường như cũng tạo ra các sóng có quy mô lớn, hàng trăm km ở vòng B bên ngoài cho thấy nó có thể hoạt động trong các vòng dày đặc trên tất cả các quy mô không gian.
Joseph Spitale, cộng tác viên nhóm hình ảnh Cassini và tác giả chính của một bài báo mới trên Tạp chí Thiên văn, cho biết, những dao động này tồn tại với cùng lý do. . Chiếc nhẫn cũng vậy, có tần số dao động tự nhiên của riêng nó, và đó là những gì chúng ta đang quan sát.
Các nhà thiên văn học tin rằng các dao động của thang tự kích thích như vậy tồn tại trong các hệ thống đĩa khác, như các thiên hà đĩa xoắn ốc và các đĩa hành tinh nguyên sinh được tìm thấy xung quanh các ngôi sao gần đó, nhưng chúng không thể xác nhận trực tiếp sự tồn tại của chúng. Các quan sát mới xác nhận các dao động sóng quy mô lớn đầu tiên thuộc loại này trong một đĩa vật liệu rộng ở bất cứ đâu trong tự nhiên.
Các sóng tự kích thích ở quy mô nhỏ, 100 mét (300 feet) đã được quan sát trước đây bởi các nhạc cụ Cassini ở một số khu vực vành đai dày đặc và đã được quy cho một quá trình gọi là khả năng quá nhớt nhớt.
Peter Goldreich, một nhà lý thuyết vành đai hành tinh tại Viện Công nghệ California cho biết, độ nhớt thông thường, hoặc khả năng chống lại dòng chảy, làm ẩm sóng - cách sóng âm truyền qua không khí sẽ chết. Tuy nhiên, những phát hiện mới cho thấy, ở những nơi dày đặc nhất của các vành đai Sao Thổ, độ nhớt thực sự khuếch đại sóng, giải thích các rãnh bí ẩn được nhìn thấy lần đầu tiên trong các hình ảnh được chụp bởi tàu vũ trụ Voyager.
Thật là thỏa mãn khi tìm thấy một lời giải thích cuối cùng cho hầu hết, nếu không nói là tất cả, về cấu trúc trông hỗn loạn mà chúng ta đã thấy lần đầu tiên ở các khu vực vành đai dày đặc của Sao Thổ với Voyager, .
Nguồn: JPL, CICLOPS
