È noto da tempo che gli anelli di Saturno non sono i cerchi perfetti che appaiono come in piccoli telescopi amatoriali e quando l'astronave Cassini entrò in orbita attorno a Saturno, il disordinato disordine dell'enorme anello B divenne ancora più evidente. Gli scienziati sono rimasti sbalorditi da imponenti strutture verticali, bordi smerlati sugli anelli e strane caratteristiche simili ad eliche. Ma ora gli scienziati hanno scoperto la causa di queste strane caratteristiche: la regione si comporta proprio come una galassia a spirale, ha affermato Carolyn Porco, responsabile del team di imaging di Cassini.
"Abbiamo trovato quello che speravamo di trovare quando abbiamo iniziato questo viaggio con Cassini circa 13 anni fa", ha detto Porco, "(e abbiamo ottenuto) visibilità sui meccanismi che hanno scolpito non solo gli anelli di Saturno, ma i dischi celesti di una scala molto più grande, dai sistemi solari, come il nostro, fino alle gigantesche galassie a spirale. "
L'anello B è una delle aree più dinamiche degli anelli di Saturno e, sorprendentemente, dicono gli scienziati, gli anelli si comportano come una versione in miniatura della nostra galassia della Via Lattea.
Quando l'astronave Voyager volò da Saturno nel 1980 e nel 1981, gli scienziati videro che il bordo esterno dell'anello B del pianeta aveva la forma di un calcio rotante e appiattito dalle perturbazioni gravitazionali di Mimas. Ma era chiaro, anche nelle scoperte di Voyager, che il comportamento dell'anello B esterno era molto più complesso di qualsiasi cosa potesse fare solo Mimas.
Attraverso l'analisi di migliaia di immagini Cassini dell'anello B prese in un periodo di quattro anni, Porco e il suo team hanno trovato la fonte della maggior parte della complessità: almeno tre ulteriori modelli di onde, o oscillazioni indipendenti, che distorcono il Bordo dell'anello B.
Le oscillazioni viaggiano attorno all'anello con velocità diverse e i piccoli movimenti casuali delle particelle dell'anello alimentano l'energia in un'onda che si propaga verso l'esterno attraverso l'anello da un confine interno, si riflette sul bordo esterno dell'anello B (che diventa distorto come un risultato), quindi viaggia verso l'interno fino a quando non si riflette sul confine interno. Questa continua riflessione avanti e indietro è necessaria affinché questi schemi d'onda crescano e diventino visibili come distorsioni sul bordo esterno dell'anello B.
Guarda un video delle oscillazioni.
Queste oscillazioni, con uno, due o tre lobi, non sono create da nessuna luna. Sono invece sorti spontaneamente, in parte perché l'anello è abbastanza denso e il bordo dell'anello B è abbastanza nitido, in modo che le onde crescano da sole e poi si riflettano sul bordo.
I piccoli movimenti casuali delle particelle di anello alimentano l'energia in un'onda e la fanno crescere. I nuovi risultati confermano una previsione dell'era Voyager secondo cui questo stesso processo può spiegare tutte le forme d'onda caotiche sconcertanti che si trovano negli anelli più densi di Saturno, da decine di metri a centinaia di chilometri di larghezza.
"Questo processo è già stato verificato per produrre elementi ondulatori nei fitti anelli di Saturno che sono di piccola scala ... circa 150 metri circa", ha scritto Porco nella sua funzione "Registro del Capitano" sul sito Web di CICLOPS (Cassini imaging). "Il fatto che ora sembri anche produrre onde di grande scala di centinaia di chilometri nell'anello B esterno suggerisce che possa operare in anelli densi su tutte le scale spaziali."
"Queste oscillazioni esistono per lo stesso motivo per cui le corde della chitarra hanno naturali modalità di oscillazione, che possono essere eccitate quando pizzicate o altrimenti disturbate", ha affermato Joseph Spitale, associato del team di imaging Cassini e autore principale di un nuovo articolo nell'Astronomical Journal, pubblicato oggi . "Anche l'anello ha le sue frequenze di oscillazione naturali, ed è quello che stiamo osservando."
Gli astronomi credono che tali oscillazioni "autoeccitate" esistano in altri sistemi a disco, come galassie a disco a spirale e dischi proto-planetari trovati attorno alle stelle vicine, ma non sono stati in grado di confermare direttamente la loro esistenza. Le nuove osservazioni confermano le prime oscillazioni di onde su larga scala di questo tipo in un ampio disco di materiale in qualsiasi parte della natura.
Onde autoeccitate su piccole scale da 100 metri (300 piedi) sono state precedentemente osservate dagli strumenti Cassini in alcune regioni ad anello denso e sono state attribuite a un processo chiamato "sovrastimabilità viscosa".
"Normalmente la viscosità, o la resistenza al flusso, smorza le onde - il modo in cui le onde sonore che viaggiano attraverso l'aria si estinguerebbero", ha dichiarato Peter Goldreich, teorico dell'anello planetario presso il California Institute of Technology. "Ma le nuove scoperte mostrano che, nelle parti più fitte degli anelli di Saturno, la viscosità amplifica effettivamente le onde, spiegando misteriose scanalature viste per la prima volta nelle immagini scattate dall'astronave Voyager."
"È soddisfacente trovare finalmente una spiegazione per la maggior parte, se non per tutte, della struttura dall'aspetto caotico che abbiamo visto per la prima volta nelle fitte regioni ad anello di Saturno molto tempo fa con Voyager", ha detto Porco, "e da allora abbiamo visto in dettagli squisiti con Cassini “.
Fonte: JPL, CICLOPS
