Ett team av forskare har lyckats mäta ljusstyrkorna och temperaturerna på Saturns ringar med hjälp av de mellersta infraröda bilderna som togs av Subaru-teleskopet 2008. Bilderna är de högsta upplösta markbaserade vyerna som någonsin gjorts. De avslöjar att vid den tiden, Cassini-divisionen och C-ringen var ljusare än de andra ringarna i det mellersta infraröda ljuset och att ljusstyrkekontrasten verkade vara den inversa av den som syns i det synliga ljuset (figur 1). Data ger viktig inblick i karaktären av Saturns ringar.

Saturnus vackra ringar och dess ringar har alltid fascinerat människor. Ringarna består av otaliga antal ispartiklar som kretsar ovanför Saturns ekvatorn. Dock, deras detaljerade ursprung och natur är fortfarande okända. Rymdfarkoster och markbaserade teleskop har tacklat det mysteriet med många observationer vid olika våglängder och metoder. Det internationella Cassini -uppdraget som leds av NASA har observerat Saturnus och dess ringar i mer än 10 år, och har släppt ett stort antal vackra bilder.

Subaru -vyer Saturnus

Subaru -teleskopet har också observerat Saturnus flera gånger under åren. Dr Hideaki Fujiwara, Subaru Public Information Officer/Scientist, analyserade data som togs i januari 2008 med hjälp av den kylda mellersta infraröda kameran och spektrometern (COMICS) på teleskopet för att skapa en vacker bild av Saturnus för allmän informationsändamål. Under analysen han märkte att utseendet på Saturns ringar i den mitten av infraröda delen av spektrumet var helt annorlunda än vad som syns i det synliga ljuset

Saturns huvudringar består av C, B, och A ringer, var och en med olika populationer av partiklar. Cassini -divisionen separerar B- och A -ringarna. 2008 års bild visar att Cassini-divisionen och C-ringen är ljusare i de mellersta infraröda våglängderna än B- och A-ringarna verkar vara (figur 1). Denna ljusstyrka -kontrast är det omvända av hur de ser ut i det synliga ljuset, där B- och A -ringarna alltid är ljusare än Cassini -divisionen och C -ringen (figur 2).

"Termisk emission" från ringpartiklar observeras i mitten av infrarött, där varmare partiklar är ljusare. Teamet mätte temperaturen på ringarna från bilderna, som avslöjade att Cassini -divisionen och C -ringen är varmare än B- och A -ringarna. Teamet drog slutsatsen att detta berodde på att partiklarna i Cassini Division och C -ringen lättare värms upp av solsken på grund av deras glesare populationer och mörkare ytor.

Å andra sidan, i det synliga ljuset, observatörer ser solljus reflekteras av ringpartiklarna. Därför, B- och A -ringarna, med sina täta populationer av partiklar, verkar alltid ljusa i de synliga våglängderna, medan Cassini -divisionen och C -ringen verkar svaga. Skillnaden i utsläppsprocessen förklarar den inversa ljusstyrkan hos Saturns ringar mellan mitten av infrarött och synligt ljus.

Ändra vinkel Ändra ljusstyrkan

Det visar sig att Cassini -divisionen och C -ringen inte alltid är ljusare än B- och A -ringarna, även i mitten av infrarött. Teamet undersökte bilder av Saturns ringar tagna i april 2005 med COMICS, och fann att Cassini -divisionen och C -ringen var svagare än B- och A -ringarna vid den tiden, vilket är samma kontrast till vad som sågs i det synliga ljuset (figur 3).

Teamet drog slutsatsen att "inversionen" av ljusstyrkan hos Saturns ringar mellan 2005 och 2008 orsakades av den säsongsmässiga förändringen i ringens öppningsvinkel mot solen och jorden. Eftersom Saturnus rotationsaxel lutar jämfört med dess omloppsplan runt solen, ringens öppningsvinkel mot solen ändras under en 15-årig cykel. Detta gör en säsongsvariation i soluppvärmningen av ringpartiklarna. Förändringen i öppningsvinkeln sett från jorden påverkar den uppenbara fyllningsfaktorn för partiklarna i ringarna. Dessa två variationer - temperaturen och den observerade fyllningsfaktorn hos partiklarna - ledde till förändringen av det mitten av infraröda utseendet på Saturns ringar.

De data som tagits med Subaru-teleskopet avslöjade att Cassini-divisionen och C-ringen ibland är ljusa i mitten av infrarött, även om de alltid är svaga i synligt ljus. "Jag är så glad att den offentliga informationsverksamheten för Subaru -teleskopet, som jag ansvarar för, ledde till detta vetenskapliga fynd, "sade Dr Fujiwara." Vi kommer att observera Saturnus igen i maj 2017 och hoppas kunna undersöka karaktären hos Saturns ringar ytterligare genom att dra fördel av observationer med rymduppdrag och markbaserade teleskop. "

Denna forskning publiceras i Astronomi och astrofysik , Volym 599, A29 och publicerades online den 23 februari, 2017 (Fujiwara et al., 2017, "Säsongsvariation av den radiella ljusstyrkekontrasten för Saturns ringar som ses i mitten av infrarött av Subaru/COMICS").