Se sabe desde hace tiempo que los anillos de Saturno no son los aros perfectos que aparecen como en pequeños telescopios de aficionados, y cuando la nave espacial Cassini entró en órbita alrededor de Saturno, el desorden torpe del enorme anillo B se hizo aún más evidente. Los científicos quedaron atónitos por las imponentes estructuras verticales, los bordes festoneados en los anillos y las extrañas características de hélice. Pero los científicos ahora han encontrado la causa de estas características extrañas: la región está actuando como una galaxia espiral, dijo Carolyn Porco, líder del equipo de imágenes de Cassini.
"Hemos encontrado lo que esperábamos encontrar cuando emprendimos este viaje con Cassini hace casi 13 años", dijo Porco, "(y obtuvimos) visibilidad en los mecanismos que han esculpido no solo los anillos de Saturno, sino también los discos celestes de una escala mucho mayor, desde sistemas solares, como el nuestro, hasta las galaxias espirales gigantes ".
El anillo B es una de las áreas más dinámicas en los anillos de Saturno, y sorprendentemente, dicen los científicos, los anillos se comportan como una versión en miniatura de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea.
Cuando la nave espacial Voyager voló cerca de Saturno en 1980 y 1981, los científicos vieron que el borde exterior del anillo B del planeta tenía la forma de una pelota de fútbol aplanada y rota por las perturbaciones gravitacionales de Mimas. Pero estaba claro, incluso en los hallazgos de la Voyager, que el comportamiento del anillo B externo era mucho más complejo que cualquier cosa que Mimas sola pudiera hacer.
A través del análisis de miles de imágenes de Cassini del anillo B tomadas durante un período de cuatro años, Porco y su equipo han encontrado la fuente de la mayor parte de la complejidad: al menos tres patrones de onda u oscilaciones adicionales, que giran independientemente, que distorsionan el B borde del anillo.
Las oscilaciones viajan alrededor del anillo con diferentes velocidades y los pequeños movimientos aleatorios de las partículas del anillo alimentan la energía en una onda que se propaga hacia afuera a través del anillo desde un límite interno, se refleja en el borde exterior del anillo B (que se distorsiona como un resultado), y luego viaja hacia adentro hasta que se refleja en el límite interior. Esta reflexión continua de ida y vuelta es necesaria para que estos patrones de onda crezcan y se vuelvan visibles como distorsiones en el borde exterior del anillo B.
Mire un video de las oscilaciones.
Estas oscilaciones, con uno, dos o tres lóbulos, no son creadas por ninguna luna. En cambio, han surgido espontáneamente, en parte porque el anillo es lo suficientemente denso y el borde del anillo B es lo suficientemente afilado, para que las olas crezcan por sí solas y luego se reflejen en el borde.
Los pequeños movimientos aleatorios de las partículas del anillo alimentan la energía en una ola y hacen que crezca. Los nuevos resultados confirman una predicción de la era Voyager de que este mismo proceso puede explicar todas las formas de onda caóticas desconcertantes que se encuentran en los anillos más densos de Saturno, desde decenas de metros hasta cientos de kilómetros de ancho.
"Este proceso ya ha sido verificado para producir características de onda en los densos anillos de Saturno que son de pequeña escala ... unos 150 metros más o menos", escribió Porco en su función "Registro del Capitán" en el sitio web CICLOPS (imágenes de Cassini). "Que ahora también parece producir ondas de gran escala de cientos de kilómetros en el anillo B exterior sugiere que puede operar en anillos densos en todas las escalas espaciales".
"Estas oscilaciones existen por la misma razón por la que las cuerdas de guitarra tienen modos naturales de oscilación, que pueden excitarse cuando se las toca o se las perturba", dijo Joseph Spitale, asociado del equipo de imágenes de Cassini y autor principal de un nuevo artículo en el Astronomical Journal, publicado hoy. . "El anillo también tiene sus propias frecuencias de oscilación naturales, y eso es lo que estamos observando".
Los astrónomos creen que tales oscilaciones "autoexcitadas" existen en otros sistemas de discos, como las galaxias de discos espirales y los discos protoplanetarios que se encuentran alrededor de las estrellas cercanas, pero no han podido confirmar directamente su existencia. Las nuevas observaciones confirman las primeras oscilaciones de onda a gran escala de este tipo en un amplio disco de material en cualquier lugar de la naturaleza.
Las ondas autoexcitadas en escalas pequeñas de 100 metros (300 pies) han sido observadas previamente por instrumentos de Cassini en algunas regiones de anillo densas y se han atribuido a un proceso llamado "sobreestabilidad viscosa".
"Normalmente, la viscosidad, o resistencia al flujo, amortigua las ondas, la forma en que las ondas de sonido que viajan por el aire desaparecerían", dijo Peter Goldreich, un teórico de anillos planetarios del Instituto de Tecnología de California. "Pero los nuevos hallazgos muestran que, en las partes más densas de los anillos de Saturno, la viscosidad en realidad amplifica las ondas, explicando surcos misteriosos vistos por primera vez en imágenes tomadas por la nave espacial Voyager".
"Qué satisfactorio es encontrar por fin una explicación para la mayoría, si no para todos, de la estructura de aspecto caótico que vimos por primera vez en las regiones de anillos densos de Saturno hace mucho tiempo con Voyager", dijo Porco, "y desde entonces hemos visto con exquisitos detalles con Cassini . "
Fuente: JPL, CICLOPS
