Een team van onderzoekers is erin geslaagd de helderheid en temperatuur van de ringen van Saturnus te meten met behulp van de midden-infraroodbeelden die in 2008 met de Subaru-telescoop zijn gemaakt. De beelden zijn de grondbeelden met de hoogste resolutie die ooit zijn gemaakt. Ze onthullen dat, in die tijd, de Cassini-divisie en de C-ring helderder waren dan de andere ringen in het midden-infraroodlicht en dat het helderheidscontrast het omgekeerde leek te zijn van dat in het zichtbare licht (Figuur 1). De gegevens geven belangrijke inzichten in de aard van de ringen van Saturnus.

Het prachtige uiterlijk van Saturnus en zijn ringen heeft mensen altijd gefascineerd. De ringen bestaan ​​uit talloze ijsdeeltjes die boven de evenaar van Saturnus cirkelen. Echter, hun gedetailleerde oorsprong en aard blijven onbekend. Telescopen van ruimtevaartuigen en op de grond hebben dat mysterie aangepakt met veel waarnemingen op verschillende golflengten en methoden. De internationale Cassini-missie onder leiding van NASA observeert al meer dan 10 jaar Saturnus en zijn ringen, en heeft een groot aantal prachtige afbeeldingen vrijgegeven.

Subaru bekijkt Saturnus

De Subaru-telescoop heeft Saturnus in de loop der jaren ook verschillende keren waargenomen. Dr. Hideaki Fujiwara, Subaru-voorlichter/wetenschapper, analyseerde gegevens die in januari 2008 werden genomen met behulp van de Cooled Mid-Infrared Camera and Spectrometer (COMICS) op de telescoop om een ​​prachtig beeld van Saturnus te produceren voor openbare informatiedoeleinden. Tijdens de analyse, hij merkte op dat het uiterlijk van de ringen van Saturnus in het midden-infrarode deel van het spectrum totaal anders was dan in het zichtbare licht

De hoofdringen van Saturnus bestaan ​​uit de C, B, en A-ringen, elk met verschillende populaties van deeltjes. De Cassini-divisie scheidt de B- en A-ringen. De afbeelding uit 2008 laat zien dat de Cassini-divisie en de C-ring helderder zijn in de midden-infrarode golflengten dan de B- en A-ringen lijken te zijn (Figuur 1). Dit helderheidscontrast is het omgekeerde van hoe ze in het zichtbare licht verschijnen, waar de B- en A-ringen altijd helderder zijn dan de Cassini-divisie en de C-ring (Figuur 2).

"Thermische emissie" van ringdeeltjes wordt waargenomen in het midden-infrarood, waar warmere deeltjes helderder zijn. Het team heeft de temperaturen van de ringen gemeten aan de hand van de afbeeldingen, waaruit bleek dat de Cassini-divisie en de C-ring warmer zijn dan de B- en A-ringen. Het team concludeerde dat dit kwam omdat de deeltjes in de Cassini-divisie en de C-ring gemakkelijker worden verwarmd door zonlicht vanwege hun schaarsere populaties en donkere oppervlakken.

Anderzijds, in het zichtbare licht, waarnemers zien zonlicht dat wordt weerkaatst door de ringdeeltjes. Daarom, de B- en A-ringen, met hun dichte populaties van deeltjes, lijken altijd helder in de zichtbare golflengten, terwijl de Cassini-divisie en de C-ring vaag lijken. Het verschil in het emissieproces verklaart de omgekeerde helderheid van de ringen van Saturnus tussen het midden-infrarood en het zichtbare licht.

Hoeken veranderen De helderheid wijzigen

Het blijkt dat de Cassini-deling en de C-ring niet altijd helderder zijn dan de B- en A-ringen, zelfs in het midden-infrarood. Het team onderzocht beelden van de ringen van Saturnus, gemaakt in april 2005 met COMICS, en ontdekte dat de Cassini-divisie en de C-ring op dat moment zwakker waren dan de B- en A-ringen, wat hetzelfde contrast is met wat werd gezien in het zichtbare licht (Figuur 3).

Het team concludeerde dat de "inversie" van de helderheid van de ringen van Saturnus tussen 2005 en 2008 werd veroorzaakt door de seizoensverandering in de openingshoek van de ring naar de zon en de aarde. Aangezien de rotatie-as van Saturnus helt ten opzichte van zijn baanvlak rond de zon, de openingshoek van de ring naar de zon verandert gedurende een cyclus van 15 jaar. Dit zorgt voor een seizoensvariatie in de zonnewarmte van de ringdeeltjes. De verandering in de openingshoek gezien vanaf de aarde beïnvloedt de schijnbare vulfactor van de deeltjes in de ringen. Deze twee variaties - de temperatuur en de waargenomen vulfactor van de deeltjes - leidden tot de verandering in het midden-infrarode uiterlijk van de ringen van Saturnus.

De gegevens die met de Subaru-telescoop zijn gemaakt, onthulden dat de Cassini-divisie en de C-ring soms helder zijn in het midden-infrarood, hoewel ze altijd zwak zijn in zichtbaar licht. "Ik ben zo blij dat de openbare voorlichtingsactiviteiten van de Subaru Telescope, waarvan ik de leiding heb, leidde tot deze wetenschappelijke bevinding, " zei Dr. Fujiwara. "We gaan Saturnus in mei 2017 opnieuw observeren en hopen de aard van de ringen van Saturnus verder te onderzoeken door gebruik te maken van observaties met ruimtemissies en telescopen op de grond."

Dit onderzoek is gepubliceerd in Astronomie en astrofysica , Jaargang 599, A29 en online geplaatst op 23 februari, 2017 (Fujiwara et al., 2017, "Seizoensgebonden variatie van het radiale helderheidscontrast van de ringen van Saturnus, gezien in het midden van het infrarood door Subaru/COMICS").