Dichtewellen in den Saturn Ringen

13.11.2004 - Ein Instrument, dass an der University of Colorado in Boulder gebaut wurde, und sich auf dem Cassini Raumschiff befindet, wird dazu genutzt Objekte kleiner als ein Fußballfeld in den Saturn Ringen zu unterscheiden, und sie zweimal so scharf darzustellen, als dies bisher möglich war.

Joshua Colwell vom CU-Boulder Laboratory for Atmospheric und Astrophysiker sagt, dass die Beobachtungen mit dem "Ultraviolet Imaging Spectrograph" UVIS gemacht wurden, als Cassini im Juli etwa 6.75 Millionen Kilometer vom Saturn entfernt war. Saturn umkreist die Sonne etwa eine Milliarde Kilometer entfernt von der Erde.

Colwell und seine Kollegen benutzten eine Technik, bekannt als "stellare Abdeckung", um die Partikel in den Ringen aufzunehmen, wobei sie das Instrument durch die Ringe, zu einem Stern hin, Xi Ceti, ausrichteten. Die Veränderungen des Sternlichts, das durch die Ringe dringt, gibt Auskunft über die Struktur und Dynamik der Partikel in ihnen, sagt Colwell.

Er vergleicht das Saturn System mit einer riesigen Schallplatte, mit dem Planeten in der Mitte und den Ringen, die sich mehr als 64.000 Kilometer nach außen ausdehnen. Die Größe der Partikel in den Ringen variiert von Staubflecken hin zu Bergen, wobei die meisten in der Größe zwischen Murmeln und Felsbrocken liegen, sagt er.

Die Beobachtungen von Cassini zeigen eine große Variation in der Anzahl der Ring Partikel über kleine Entfernungen, sagt Colwell. Die Partikel sind in abgegrenzten Gebieten in den Ringlets dicht beisammen, wobei die Materialmenge an den Kanten der Ringe abrupt abfällt.

"Was wir durch die neuen Beobachtungen sehen können ist, dass einige der Ringkanten sehr scharf sind," sagt Colwell. Die scharfen Kanten und kleinen Ringlets sind speziell beim C-Ring deutlich zu erkennen und in der so genannten Cassini Teilung auf beiden Seiten des hellen B-Rings, Saturns größtem Ring.

Die Beobachtungen mit dem UVIS zeigen, dass die Entfernungen zwischen Vorhandensein und nicht Vorhandensein von Material in einigen Ring Kanten teilweise nur 50 Meter beträgt, etwa die Länge eines Verkehrsflugzeuges, sagt der.

Die scharfen Kanten veranschaulichen die Dynamik, die die Prozesse im Ring daran hindert sich, gegen ihre natürliche Tendenz, in den leeren Weltraum auszubreiten, sagt Colwell. "Die Natur verabscheut ein Vakuum, weswegen es wahrscheinlich ist, dass die Gravitation eines nahen, kleinen Mondes und fortlaufende Kollisionen mit Meteoriten, die Partikel im Ring eingrenzt."

Der "stellare Abdeckungs-" Prozess zeigt auch sehr hoch aufgelöste Ausblicke auf mehrere Dichtewellen, die in den Ringen sichtbar sind, inklusive einer bisher noch nicht untersuchten, sagt er. Dichtewellen sind die kräuseligen Eigenschaften in den Ringen, ausgelöst durch den Einfluss der Saturn Monde - in diesem Fall, dem kleinen Mond Janus.

"Kleine Monde in der Nähe der Saturnringe, mixen die Ringteilchen durch ihre Anziehungskraft," sagt Colwell. An einigen Stellen in den Ringen, bekannt als Resonanzen, stimmt der Orbit des speziellen Mondes mit dem Orbit bestimmter Ringteilchen überein, so dass der Mischprozess verstärkt wird, sagt er.

Die Dichtewellen, die einer eng gewundenen Spirale ähneln, fast wie die Rillen auf einer Schallplatte, bewegen sich weg von der Resonanz, hin zum störenden Mond, sagt er. "Dies kann Wellen generieren, die aussehen wie Wellen in einem Teich," sagt Colwell.

"Die Gestalt dieser Wellenberge und Täler hilft den Wissenschaftlern dabei zu verstehen, ob die Ringteilchen hart sind wie ein Golfball, oder weich wie ein Schneeball," sagt Colwell. Er merkt an, dass die Analyse der Dichtewellen von NASA´s Voyager 2 Mission, die Saturn im Jahr 1981 besuchte, benutzt wurde, um die Masse und Dicke der Saturn Ringe zu bestimmen.

Autor: Frank Erhardt