Титаны-пропеллеры в кольцах Сатурна намекают на прошлое Солнца

Огромные возмущения в потоке частиц, по форме похожие на воздушный винт, могут дать важные ключи к пониманию поведения протопланетных дисков у других звёзд и раннего этапа формирования нашей родной Солнечной системы. На то, чтобы разобраться с этими ключами, у специалистов ещё есть время, ведь американский аппарат продолжит работу около Сатурна ещё много лет.

"Винты" – это искажения равномерного шествия частиц, сочетающие в себе большой пробел в потоке и скрученные "стены", которые выступают вверх и вниз из плоскости колец. Первые такие "пропеллеры" учёные открыли ещё в 2006 году благодаря зонду Cassini.

Уже тогда планетологи предположили, что эти структуры — продукт гравитационного воздействия на кольца нового класса объектов. Речь шла о микролунах или луночках (moonlets), намного меньших, чем известные спутники газового гиганта, но намного больших, чем типичный материал колец. Последний — это частицы от пылинок до валунов нескольких метров в диаметре. Микролуны же тогда оценили в 100 метров.

Такие объекты недостаточно велики, чтобы очистить свою орбиту от попутных пылинок и камней, как это случилось бы с полноценным планетарным спутником, но всё-таки уже способны проделывать в бескрайних (на вид) просторах колец заметные "бреши".

"Пропеллер" Earhart, названный в честь знаменитой американской лётчицы Амелии Эрхарт, достигает в длину 60 километров (считая только светлую часть) и генерируется микролуной примерно километрового поперечника (фото NASA/JPL/SSI).

Позже учёные нашли несколько таких же точно "пропеллеров", но крупнейшие из них уже достигали в длину 130 километров, а в высоту — до 200 метров в каждую сторону от кольца. То была работа микролун с поперечником уже порядка 400 метров, заключили специалисты.

Некоторые из таких микроспутников благодаря удачному (под острым углом к плоскости колец) падению света удалось даже увидеть на снимках.

А попутно в кольцах обнаружились и вовсе многокилометровые "горы", тоже составленные из возмущённых гравитацией частиц. Но столь чудовищные структуры были уже делом рук настоящих лун, например семикилометрового Дафниса.

Этот кадр, выполненный совсем недавно, 5 июля 2010 года, представляет собой самый близкий взгляд на луну Дафнис. Видно, что спутник, хотя и бегает по гигантской открытой щели в кольцах, своей гравитацией заметно влияет на соседний материал, причём возмущения распространяются далеко вдоль орбиты (фото NASA/JPL/Space Science Institute).

Ныне исследователи обобщили прежние результаты наблюдений и поведали о новых. Информацией по последним находкам NASA поделилось в пресс-релизе.

Оказывается, в кольцах (например, в дальней от Сатурна части кольца А) присутствуют микролуны поперечником в один километр. Они аналогично генерируют вокруг себя "пропеллеры" из мелких частиц, и эти новые "винты" выступают из плоскости колец (а их толщина, напомним, составляет всего 10 метров) по 500 м вверх и вниз.

В радиальном направлении возмущения такого потока достигают 5 километров. Вдоль же орбиты кольца и самой микролуны столь большой "пропеллер" вытягивается порой на 1100 километров, если считать по тёмной ленте возмущений окружающего материала, и на 110 км, если учитывать только сильно выступающую полосу ярко освещённых частиц.

А этот 65-километровый (в длину) "пропеллер" назван Santos-Dumont, в честь Альберто Сантос-Дюмона, понятно, ещё одного знаменитого авиатора прошлого (фото NASA/JPL/SSI).

За несколько последних лет Cassini отснял 11 таких гигантских "винтов", а всего в системе Сатурна их может насчитываться несколько десятков, — полагают учёные. Что до меньших собратьев — "пропеллеров" от 100-метровых микролун – то, по оценкам специалистов, таковых в кольцах, должно быть, миллионы.

Недавно анализ этих "пропеллерных лун" представила в Astrophysical Journal Letters группа астрофизиков и планетологов из США и Великобритании.

Ведущий автор работы Мэттью Тискарено (Matthew Tiscareno) из Корнелла (Cornell University) заявил: "Учёные никогда ещё не отслеживали внедрённые в диск объекты в любой точке Вселенной. Все спутники и планеты, какие мы знаем, бегают по орбитам в пустом пространстве. Теперь мы можем отслеживать траектории встроенных объектов в течение многих лет".

За предыдущие четыре года "пропеллеры" уже явно изменили свои орбиты, и пока не ясно, что было тому причиной – гравитационное влияние больших спутников на микролуны, гравитационное взаимодействие с материалом колец или соударения крошечных лун с мелкими объектами. В любом случае перед нами масштабная модель звёздного протопланетного диска. И это очень важно.

"Наблюдение за движением этих внедрённых объектов предоставляет редкую возможность оценить, как планеты росли и "общались" с окружающим их материалом в ранний период жизни Солнца, — говорит участник нынешнего исследования и один из ведущих специалистов миссии Cassini Кэролин Порко (Carolyn C. Porco) из Космического института (Space Science Institute). — Это позволяет нам понять, почему Солнечная система выглядит именно так, как сейчас".