A Szaturnusz forgása

A Szaturnusz gyűrűjében kialakuló hullámok segítségével az eddiginél pontosabban sikerült megmérni az óriásbolygó tengelyforgási periódusát.

A Szaturnusz gyűrűi úgy működnek, mint egy érzékeny szeizmográf, megfigyelése alapján a kutatók a bolygó rezgéseit és pontos forgási periódusát is meg tudták állapítani. A méréseket a 2017-ig a Szaturnusz körül keringő Cassini-űrszonda megfigyelései alapján végezték, eredményeik szerint a Szaturnusz tengelyforgási ideje 10 óra 33 perc 38 másodperc.

A Cassini egyik utolsó, 2017. szeptember 13-án készített felvétele a Szaturnusz gyűrűiről. (Kép: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute)

A kutatók a Szaturnusz gyűrűiben azokat a hullámalakokat tanulmányozták, amelyeket a bolygó belső rezgései keltenek. A gyűrűk nagyon pontosan reagálnak ezekre a rengésekre. Hasonlóan a Föld testének földrengések keltette vibrációihoz, a Szaturnusz is a belső szerkezete által meghatározott frekvenciájú rezgésekkel reagál a különböző zavarokra. A rezgések legfőbb forrása a Szaturnusz belsejében a hőmérséklet-különbségek hatására kialakuló konvekció. Az így fellépő belső oszcillációk miatt a bolygó belsejének adott pontjaiban ingadozik a sűrűség, aminek következtében a bolygó testén kívül a gravitációs tere ugyanilyen frekvenciájú oszcillációkat mutat. Ezeket az oszcillációkat érzékelik a gyűrűt felépítő részecskék. Azokon a helyeken, ahol az oszcilláció frekvenciája rezonál a gyűrűket alkotó részecskék pályájával (keringési idejével), az energia felhalmozódik, és hullámok formájában távozik. A kutatók cikkét a gyűrűkben tovaterjedő hullámok elemzéséről január 17-én közölte az Astrophysical Journal.

A Szaturnusz C-gyűrűje meglepően gazdag finomszerkezetet mutat. A gyűrűkben megfigyelhető struktúrák többségét a gyűrűkön kívül keringő holdak gravitációs hatása okozza, de egy részük a Szaturnusz testében fellépő konvekciós áramlásokkal együtt járó sűrűségingadozások gravitációs hatására lép fel. (Kép: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute)

A Szaturnusz gyűrűiben megjelenő hullámok többségét a gyűrűkön kívül keringő holdak gravitációs hatása kelti, ezeket kell különválasztani a Szaturnusz belső rezgései következtében fellépő hullámoktól. A Santa Cruz-i Kaliforniai Egyetem kutatói a bolygó belső szerkezetének több modelljét dolgozták ki, amelyek alapján kiszámították a Szaturnusz rezgéseinek frekvenciaspektrumát, és ezeket összehasonlították a Cassini által a C-gyűrűben megfigyelt hullámokkal. A vizsgálat legfontosabb eredménye a bolygó tengelyforgási periódusának pontos értéke, amit egyébként nehéz meghatározni. (Azért nehéz, mert a Szaturnusznak nincs szilárd felszíne. A Jupiternél ugyanakkor a bolygó mágneses tengelye és forgástengelye nem esik egybe, az emiatt a forgás során keletkező periodikus rádiójelek alapján a tengelyforgási idő meghatározható. A Szaturnusz esetében viszont a mágneses és a forgástengely szinte tökéletesen egybeesik, így ezzel a módszerrel sem határozható meg a tengelyforgási idő.) A most kiszámított tengelyforgási idő több perccel hosszabb a korábban a Voyager és a Cassini-szondák radiometriai mérései alapján kapott adatnál.

A Cassini szonda felvételén rendkívül részletességgel figyelhető meg a B-gyűrű sűrűséghulláma, amelyet valószínűleg az egyik kis hold szisztematikus perturbáló hatása okoz. (Kép: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute)

Először 1982-ben merült fel (a mostani cikk egyik szerzője, Mark Marley részéről), hogy a Szaturnusz gyűrűit fel lehetne használni a bolygó belsejének szeizmológiai vizsgálatára, akkor azonban még nem álltak rendelkezésre kellően pontos megfigyelések, hogy a tényleges számításokat valóban el lehessen végezni. Marley már a Cassini küldetésének tervezése közben kimutatta, hogy a szonda mérései alkalmasak lehetnek a szeizmológiai vizsgálatokra.

Kapcsolódó cikkek:
A nagy finálé eredményei
Eljött a vég
A Cassini túlélte!

Kapcsolódó linkek:
A Szaturnusz gyűrűi és a bolygó forgási periódusa (UC Santa Cruz)