Кольца Реи

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Художественное изображение колец Реи. Плотность частичек в кольцах преувеличена[1].

Ко́льца Ре́и — предположительно существующая система из плоских концентрических образований, расположенных в экваториальной плоскости спутника Сатурна, Реи.

Считается, что у одного из спутников Сатурна, Реи, может существовать своя кольцевая система, состоящая из трёх узких, относительно плотных колец. Это первый случай, когда кольца могут быть обнаружены не у планеты, а у её спутника. О возможности такого открытия было объявлено в статье журнала «Science» в начале марта 2008 года[2].

В ноябре 2005 года КА Кассини обнаружил, что в окрестностях спутника наблюдается торможение электронов высокой энергии магнитосферы Сатурна[3]. Как утверждает команда исследователей, полученные данные могут быть удовлетворительно объяснены, если предположить, что электроны поглощаются неким твёрдым объектом, представляющим собой диск из нескольких колец или дуг, содержащих в себе частицы диаметром от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров. Последующие исследования, специально проведённые аппаратом «Кассини» с помощью камеры с малым углом рассеивания, однако, не подтвердили предположение; в августе 2010 года было объявлено, что у Реи колец нет[4], а что касается причин наблюдающегося эффекта с торможением электронов, то причина его возникновения остаётся неясной[5][6]. Тем не менее, цепочка отметин на поверхности спутника может представлять собой последствия падения частиц колец Реи, сошедших со своих орбит, так что вопрос остаётся открытым[7].

Обнаружение[править | править код]

Сравнение результатов наблюдений, проведённых «Кассини» для Реи (посередине) и Тефии (снизу). Вверху — гипотетические кольца Реи. Как видно, в отличие от Тетиса, у Реи не наблюдается столь резкого и однозначного уменьшения потока.
На этой фотографии с выдержкой 100 секунд не удалось обнаружить кольца Реи. Если они на самом деле существуют, то либо они слишком тонкие, либо отражают слишком мало света, чтобы их можно было найти.

«Вояджер-1» наблюдал вышеупомянутый эффект торможения электронов, захваченных магнитосферой Сатурна, в окрестностях Реи ещё в 1980 году. Эти данные, на тот момент не имевшие объяснения, были получены при наблюдениях с гораздо большего расстояния, нежели данные «Кассини».

26 ноября 2005 года аппарат «Кассини» проводил целенаправленные исследования Реи. Он прошёл на высоте 500 км над поверхностью спутника и зафиксировал прерывание потока заряженных частиц магнитосферы Сатурна в тени спутника, когда аппарат находился в его тени[2]. Поток электронов высокой энергии, захваченных магнитным полем планеты-гиганта, в этой области пространства уменьшался на 70 %[8]. Подобные изменения были обнаружены также в случае с Дионой и Тефией, но в их тени поток уменьшался сразу, а когда Рея заслоняла «Кассини» от такого же потока, тот уменьшался не сразу, а постепенно, и только затем следовал резкий «обрыв». Подобные «затухания» начинали наблюдаться на расстоянии, совпадающим с радиусом сферы Хилла для данного спутника[8]. При выходе аппарата из-за Реи наблюдался обратный эффект: сначала резкий «всплеск» плотности потока частиц, а потом дальнейшее его плавное повышение до выхода «Кассини» из сферы Хилла.

Схожее явление наблюдается и у Энцелада, но у последнего это связывается с наличием криовулканизма на его южном полюсе.

К тому же, магнитосферная камера космического аппарата обнаружила, что при изменении количества частиц в потоке в случае Реи есть как бы «ступеньки», причём симметрично — три при понижении и три при повышении на одинаковом расстоянии, что может быть объяснено наличием трёх колец или дуг вокруг Реи[2][8].

В августе 2007 года «Кассини» повторил свой манёвр, но на большем отдалении от спутника; результаты его измерений совпали с результатами «Вояджера-1».

В октябре 2009 года появилась публикация, в которой утверждалось, что цепочка отметин, ярких в ультрафиолетовом цвете и занимающих собой три четверти обхвата спутника вдоль его экватора (с отклонением от последнего максимум всего в 2°), может также представлять собой свидетельство наличия кольца или колец, частички которых, сойдя со своих орбит, упали на Рею[9].

Тем не менее, прямых доказательств или фотографических изображений вещества, препятствующего электронам, не существует, хотя обнаружить их было бы трудно. Дальнейшие исследования, выполненные всё тем же «Кассини» 2 марта 2010 года[8], не выявили наличие колец у Реи[4].

Интерпретация[править | править код]

Траектория полёта аппарата при проведении данных исследований затрудняет интерпретацию полученных данных.

Одной из причин прерывания потока заряженных частиц могли бы быть газ или пыль в окрестностях Реи, но объём, который по расчётам требуется для создания такого эффекта, намного больше, чем тот, что был обнаружен «Кассини». Поэтому команда исследователей пришла к заключению, что причиной служит именно наличие колец у спутника[2].

Простейшим объяснением симметричности при падении и росте потока может быть именно наличие у Реи трёх колец, обращающихся вокруг спутника в его экваториальной плоскости. Подобным образом уже удалось доказать наличие колец у Урана в 1977 году[10] (тогда учёные планировали наблюдение за покрытием звезды Ураном, но оно состоялось до покрытия собственно планетой, причём несколько раз подряд). Небольшие отклонения от абсолютной симметрии объясняются как умеренным наклоном к местному магнитному полю, так и общими девиациями в потоке плазмы; ниже приведена таблица с округлёнными данными:

Кольцо Радиус орбиты, км
Диск Реи <5900
1-е ≈1615
2-е ≈1800
3-е ≈2020

Тем не менее, не все учёные согласны с такой трактовкой имеющихся данных, они опираются на то, что на полученных изображениях нет колец, но составляющие их камни должны были бы присутствовать на фотографиях[11].

Физическая сторона вопроса[править | править код]

Ярко-синие пятна — лёд на экваторе Реи.

Моделирование показывает, что массивные камни могли бы оставаться на орбите в экваториальной плоскости вокруг Реи на протяжении астрономически значимых отрезков времени. Но вокруг Дионы и Тефии они не были бы устойчивыми, так как эти спутники находятся намного ближе к Сатурну, и их сферы Хилла значительно меньше. Вокруг Титана, например, такие кольца также не были бы устойчивыми, ибо быстро потеряли бы свою целостность, соприкасаясь с плотной атмосферой этой луны[2].

Высказываются различные предположения насчёт источника для материала этих колец. Есть версия, что камни могли быть выброшены на орбиту вокруг спутника в результате толчков или сотрясений на спутнике, что, в таком случае, произошло около 70 миллионов лет назад. Или небольшое тело было разрушено, попав в поле тяготения Реи. Так или иначе, камни должны были бы в конечном счёте распределиться по орбите в экваториальной плоскости спутника. Если принять мнение, что такие кольца устойчивы на протяжении долгих промежутков времени, то можно предположить, что они существуют даже со времён, когда формировалась сама Рея[2].

Примечания[править | править код]

  1. Rhea's Rings (англ.). NASA. Дата обращения: 22 марта 2012. Архивировано 4 июля 2012 года.
  2. 1 2 3 4 5 6 G. H. Jones, E. Roussos, N. Krupp, U. Beckmann, A. J. Coates, F. Crary, I. Dandouras, V. Dikarev, et al. The Dust Halo of Saturn's Largest Icy Moon, Rhea (англ.) // Science. — 7 March 2008.
  3. Jeff Hecht. Saturn satellite reveals first moon rings (англ.) // NewScientist. — 6 March 2008.
  4. 1 2 Matthew S. Tiscareno, Joseph A. Burns, Jeffrey N. Cuzzi, Matthew M. Hedman. Cassini imaging search rules out rings around Rhea (англ.) // Geophysical Research Letters (англ.) : journal. — 2010. — Vol. 37, no. 14. — P. L14205. — doi:10.1029/2010GL043663. — Bibcode2010GeoRL..3714205T.
  5. Lauren Gold. No Rings Around Saturn's Rhea (англ.), Space Daily (2 August 2010). Дата обращения 22 марта 2012.
  6. Richard A. Kerr. The Moon Rings That Never Were (англ.) // Science. — 25 June 2010.
  7. Cassini Catches Saturn Moons in Paintball Fight (англ.). NASA. Дата обращения: 22 марта 2012. Архивировано 15 сентября 2012 года.
  8. 1 2 3 4 Lakdawalla, E. A_Ringed_Moon_of_Saturn_Cassini.html. The Planetary Society web site (6 марта 2008). Дата обращения: 17 октября 2012. Архивировано 26 июля 2011 года.
  9. Lakdawalla, E. Another possible piece of evidence for a Rhea ring. The Planetary Society Blog (5 октября 2009). Дата обращения: 22 марта 2012. Архивировано 15 сентября 2012 года.
  10. Saturn's Moon Rhea Also May Have Rings (англ.). NASA. Дата обращения: 22 марта 2012. Архивировано 15 сентября 2012 года.
  11. Kerr, Richard A. News of the Week: Electron Shadow Hints at Invisible Rings Around a Moon (англ.) // Science : journal. — American Association for the Advancement of Science, 2008. — March (vol. 319, no. 5868). — P. 1325. — doi:10.1126/science.319.5868.1325. — PMID 18323426.

Ссылки[править | править код]