Há muito se sabe que os anéis de Saturno não são os aros perfeitos que aparecem em pequenos telescópios amadores, e quando a sonda Cassini entrou em órbita em torno de Saturno, a desordem instável do enorme anel B tornou-se ainda mais aparente. Os cientistas ficaram impressionados com estruturas verticais imponentes, bordas recortadas nos anéis e características estranhas semelhantes a hélices. Agora, os cientistas descobriram a causa dessas características estranhas: a região está agindo como uma galáxia espiral, disse Carolyn Porco, líder da equipe de imagens da Cassini.
“Descobrimos o que esperávamos encontrar quando partíssemos nessa jornada com a Cassini há quase 13 anos”, disse Porco, “(e obtivemos) visibilidade dos mecanismos que esculpiram não apenas os anéis de Saturno, mas também os discos celestes. de uma escala muito maior, desde sistemas solares, como os nossos, até as galáxias gigantes em espiral. ”
O anel B é uma das áreas mais dinâmicas dos anéis de Saturno e, surpreendentemente, dizem os cientistas, os anéis estão se comportando como uma versão em miniatura de nossa própria galáxia da Via Láctea.
Quando a sonda Voyager voou por Saturno em 1980 e 1981, os cientistas viram que a borda externa do anel B do planeta tinha a forma de uma bola de futebol achatada e rotativa pelas perturbações gravitacionais de Mimas. Mas ficou claro, mesmo nas descobertas da Voyager, que o comportamento do anel B externo era muito mais complexo do que qualquer coisa que Mimas pudesse fazer.
Através da análise de milhares de imagens da Cassini do anel B tiradas ao longo de um período de quatro anos, Porco e sua equipe descobriram a fonte da maior parte da complexidade: pelo menos três padrões de ondas ou oscilações rotativas independentes adicionais que distorcem a Borda do anel B.
As oscilações viajam ao redor do anel com velocidades diferentes e os pequenos movimentos aleatórios das partículas do anel alimentam energia em uma onda que se propaga para fora através do anel a partir de um limite interno, reflete a borda externa do anel B (que fica distorcida como uma resultado) e, em seguida, viaja para dentro até refletir fora do limite interno. Essa reflexão contínua é necessária para que esses padrões de onda cresçam e se tornem visíveis como distorções na borda externa do anel B.
Assista a um vídeo das oscilações.
Essas oscilações, com um, dois ou três lobos, não são criadas por nenhuma lua. Em vez disso, surgiram espontaneamente, em parte porque o anel é denso o suficiente e a borda do anel B é afiada o suficiente, para que as ondas cresçam por conta própria e depois reflitam na borda.
Os pequenos movimentos aleatórios das partículas do anel alimentam a energia de uma onda e fazem com que ela cresça. Os novos resultados confirmam a previsão da era da Voyager de que esse mesmo processo pode explicar todas as formas de ondas caóticas encontradas nos anéis mais densos de Saturno, de dezenas de metros a centenas de quilômetros de largura.
"Esse processo já foi verificado para produzir recursos de ondas nos anéis densos de Saturno que são de pequena escala ... cerca de 150 metros", escreveu Porco em seu recurso "Captain's Log" no site do CICLOPS (Cassini Imaging). "O fato de agora também parecer produzir ondas de grande escala de centenas de quilômetros no anel B externo sugere que ele pode operar em anéis densos em todas as escalas espaciais".
"Essas oscilações existem pela mesma razão que as cordas dos violões têm modos naturais de oscilação, que podem ser excitados quando arrancados ou perturbados", disse Joseph Spitale, associado da equipe de imagens da Cassini e principal autor de um novo artigo no Astronomical Journal, publicado hoje. . "O anel também tem suas próprias frequências de oscilação natural, e é isso que estamos observando."
Os astrônomos acreditam que tais oscilações "auto-excitadas" existem em outros sistemas de disco, como galáxias de disco espiral e discos proto-planetários encontrados ao redor de estrelas próximas, mas eles não foram capazes de confirmar diretamente sua existência. As novas observações confirmam as primeiras oscilações de ondas em larga escala desse tipo em um amplo disco de material em qualquer lugar da natureza.
Ondas auto-excitadas em pequenas escalas de 100 metros (300 pés) foram observadas anteriormente pelos instrumentos da Cassini em algumas regiões densas do anel e foram atribuídas a um processo chamado "superestabilidade viscosa".
"Normalmente a viscosidade, ou a resistência ao fluxo, amortece as ondas - a maneira como as ondas sonoras que viajam pelo ar desaparecem", disse Peter Goldreich, um teórico de anéis planetários do Instituto de Tecnologia da Califórnia. "Mas as novas descobertas mostram que, nas partes mais densas dos anéis de Saturno, a viscosidade realmente amplifica as ondas, explicando sulcos misteriosos vistos pela primeira vez em imagens tiradas pela sonda Voyager".
“Como é satisfatório encontrar, finalmente, uma explicação para a maioria, se não toda, da estrutura caótica que vimos pela primeira vez nas densas regiões de anéis de Saturno há muito tempo com a Voyager”, disse Porco, “e desde então temos visto em detalhes requintados a Cassini . ”
Fonte: JPL, CICLOPS
