Из пресс-релиза JPL:
Новый анализ, основанный на данных космического корабля НАСА Кассини, обнаруживает причинную связь между таинственными периодическими сигналами магнитного поля Сатурна и взрывами горячего ионизированного газа, известного как плазма, вокруг планеты.
Ученые обнаружили, что огромные облака плазмы периодически расцветают вокруг Сатурна и перемещаются по планете, как несбалансированная загрузка белья при отжиме. Движение этой горячей плазмы производит повторяющийся характерный «удар» в измерениях вращающейся магнитной среды Сатурна и помогает проиллюстрировать, почему ученым было так трудно измерить продолжительность дня на Сатурне.
«Это прорыв, который может указать нам на происхождение таинственно изменяющихся периодичностей, которые омрачают истинный период вращения Сатурна», - сказал Понтус Брандт, ведущий автор статьи и научный сотрудник команды Cassini из прикладной физики Университета Джона Хопкинса. Лаборатория в Лореле, штат Мэриленд. «Большой вопрос сейчас заключается в том, почему эти взрывы происходят периодически».
Данные показывают, что плазменные инъекции, электрические токи и магнитное поле Сатурна - явления, которые невидимы для человеческого глаза - являются партнерами в сложной хореографии. Периодические плазменные взрывы образуют островки давления, которые вращаются вокруг Сатурна. Острова давления «раздувают» магнитное поле.
Новую анимацию, демонстрирующую связанное поведение, можно увидеть на веб-сайте Cassini.
Визуализация показывает, как невидимая горячая плазма в магнитосфере Сатурна - магнитном пузыре вокруг планеты - взрывается и искажает линии магнитного поля в ответ на давление. Магнитосфера Сатурна не является идеальным пузырем, потому что он уносится силой солнечного ветра, который содержит заряженные частицы, исходящие от Солнца.
Сила солнечного ветра растягивает магнитное поле стороны Сатурна, обращенной от Солнца, в так называемый хвост магнитопровода. Коллапс хвоста магнитосферы, кажется, запускает процесс, который вызывает всплески горячей плазмы, которые, в свою очередь, раздувают магнитное поле во внутренней магнитосфере.
Ученые до сих пор изучают причины разрушения магнитного хвоста Сатурна, но есть явные свидетельства того, что холодная плотная плазма, изначально полученная с Луны Сатурна Энцелад, вращается вместе с Сатурном. Центробежные силы растягивают магнитное поле, пока часть хвоста не отскочит назад.
Отключение нагревает плазму вокруг Сатурна, и нагретая плазма попадает в магнитное поле. Он вращается вокруг планеты на островах со скоростью около 100 километров в секунду (200 000 миль в час). Подобно тому, как системы высокого и низкого давления на Земле вызывают ветры, так и высокое давление в космосе вызывает электрические токи. Токи вызывают искажения магнитного поля.
Радиосигнал, известный как Километрическое излучение Сатурна, который ученые использовали для оценки продолжительности дня на Сатурне, тесно связан с поведением магнитного поля Сатурна. Поскольку у Сатурна нет поверхности или фиксированной точки, чтобы синхронизировать его частоту вращения, ученые сделали вывод, что скорость вращения определяется временем пиков в этом типе радиоизлучения, которое, как предполагается, будет расти с каждым вращением планеты. Этот метод работал для Юпитера, но сигналы Сатурна изменились. Измерения, сделанные в начале 1980-х годов на космическом корабле Voyager НАСА, данные, полученные в 2000 году миссией ESA / NASA Ulysses, и данные Кассини, полученные в период с 2003 года по настоящее время, отличаются в небольшой, но значительной степени. В результате ученые не уверены, как долго длится день Сатурна.
«Что важно в этой новой работе, так это то, что ученые начинают описывать глобальные причинно-следственные связи между некоторыми из сложных, невидимых сил, которые формируют среду Сатурна», - сказала Марсия Бертон, ученый по исследованию полей и частиц Кассини в Лаборатории реактивного движения НАСА. , Пасадена, Калифорния. «Новые результаты по-прежнему не дают нам продолжительности дня Сатурна, но они дают нам важные подсказки, чтобы начать выяснять это. Длина дня Сатурна, или частота вращения Сатурна, важна для определения фундаментальных свойств Сатурна, таких как структура его внутренней части и скорость его ветра ».
Плазма невидима для человеческого глаза. Но ионно-нейтральная камера на аппарате магнитосферной визуализации Кассини обеспечивает трехмерное изображение, обнаруживая энергичные нейтральные атомы, испускаемые из плазменных облаков вокруг Сатурна. Энергетические нейтральные атомы образуются, когда холодный нейтральный газ сталкивается с электрически заряженными частицами в облаке плазмы. Получающиеся частицы заряжены нейтрально, поэтому они могут уйти от магнитных полей и уйти в космос. Излучение этих частиц часто происходит в магнитных полях, окружающих планеты.
Собирая воедино изображения, получаемые каждые полчаса, ученые создавали фильмы о плазме, пока она дрейфовала вокруг планеты. Ученые использовали эти изображения для восстановления трехмерного давления, создаваемого плазменными облаками, и дополнили эти результаты давлением плазмы, полученным с помощью плазменного спектрометра Кассини. Как только ученые поняли давление и его эволюцию, они смогли рассчитать соответствующие возмущения магнитного поля вдоль траектории полета Кассини. Рассчитанное возмущение поля идеально соответствовало наблюдаемым «ударам» магнитного поля, подтверждая источник колебаний поля.
«Все мы знаем, что изменяющиеся периоды вращения наблюдались у пульсаров, в миллионах световых лет от нашей солнечной системы, и теперь мы обнаруживаем, что подобное явление наблюдается прямо здесь, в Сатурне», - сказал Том Кримигис, главный исследователь магнитосферного инструмента формирования изображений. также базируется в лаборатории прикладной физики и афинской академии, греция. «Имея инструменты прямо в том месте, где это происходит, мы можем сказать, что потоки плазмы и сложные системы тока могут маскировать реальный период вращения центрального тела. Вот как наблюдения в нашей солнечной системе помогают нам понять, что видно в отдаленных астрофизических объектах ».
Источник: JPL
