On sait depuis longtemps que les anneaux de Saturne ne sont pas les cerceaux parfaits comme ils apparaissent dans les petits télescopes amateurs, et lorsque le vaisseau spatial Cassini est entré en orbite autour de Saturne, le trouble chancelant de l'anneau B massif est devenu encore plus apparent. Les scientifiques ont été stupéfaits par les structures verticales imposantes, les bords festonnés sur les anneaux et les caractéristiques étranges de type hélice. Mais les scientifiques ont maintenant trouvé la cause de ces caractéristiques étranges: la région agit comme une galaxie spirale, a déclaré Carolyn Porco, chef d'équipe de l'équipe d'imagerie Cassini.
"Nous avons trouvé ce que nous espérions trouver lorsque nous avons entrepris ce voyage avec Cassini il y a près de 13 ans", a déclaré Porco, "(et ont obtenu) une visibilité sur les mécanismes qui ont sculpté non seulement les anneaux de Saturne, mais les disques célestes. d'une échelle beaucoup plus grande, des systèmes solaires, comme le nôtre, jusqu'aux galaxies spirales géantes. »
L'anneau B est l'une des zones les plus dynamiques des anneaux de Saturne, et étonnamment, les scientifiques disent que les anneaux se comportent comme une version miniature de notre propre galaxie de la Voie lactée.
Lorsque le vaisseau spatial Voyager a survolé Saturne en 1980 et 1981, les scientifiques ont vu que le bord extérieur de l'anneau B de la planète avait la forme d'un ballon de football en rotation et aplati par les perturbations gravitationnelles de Mimas. Mais il était clair, même dans les découvertes de Voyager, que le comportement de l'anneau B externe était bien plus complexe que tout ce que Mimas pouvait faire seul.
Grâce à l'analyse de milliers d'images Cassini de l'anneau B prises sur une période de quatre ans, Porco et son équipe ont trouvé la source de la majeure partie de la complexité: au moins trois modèles d'ondes ou oscillations supplémentaires, tournant indépendamment, qui déforment le Bord de l'anneau B.
Les oscillations se déplacent autour de l'anneau à des vitesses différentes et les petits mouvements aléatoires des particules de l'anneau alimentent en énergie une onde qui se propage vers l'extérieur à travers l'anneau depuis une limite intérieure, se reflète sur le bord extérieur de l'anneau B (qui se déforme en résultat), puis se déplace vers l'intérieur jusqu'à ce qu'il se reflète sur la frontière intérieure. Cette réflexion continue en va-et-vient est nécessaire pour que ces modèles d'ondes se développent et deviennent visibles sous forme de distorsions dans le bord extérieur de l'anneau B.
Regardez une vidéo des oscillations.
Ces oscillations, à un, deux ou trois lobes, ne sont pas créées par des lunes. Ils sont plutôt apparus spontanément, en partie parce que l'anneau est suffisamment dense et que le bord de l'anneau B est suffisamment pointu pour que les vagues se développent seules et se réfléchissent ensuite sur le bord.
Les petits mouvements aléatoires des particules de l’anneau alimentent une vague en énergie et la font croître. Les nouveaux résultats confirment une prédiction de l'ère Voyager selon laquelle ce même processus peut expliquer toutes les formes d'ondes chaotiques déroutantes trouvées dans les anneaux les plus denses de Saturne, de plusieurs dizaines de mètres à des centaines de kilomètres de large.
"Ce processus a déjà été vérifié pour produire des caractéristiques ondulatoires dans les anneaux denses de Saturne qui sont à petite échelle ... environ 150 mètres environ", a écrit Porco dans son article "Captain’s Log" sur le site Web de CICLOPS (imagerie Cassini). «Le fait qu'il semble maintenant également produire des vagues à grande échelle sur des centaines de kilomètres dans l'anneau B externe suggère qu'il peut fonctionner en anneaux denses à toutes les échelles spatiales.»
"Ces oscillations existent pour la même raison que les cordes de guitare ont des modes d'oscillation naturels, qui peuvent être excités lorsqu'ils sont pincés ou autrement perturbés", a déclaré Joseph Spitale, associé de l'équipe d'imagerie de Cassini et auteur principal d'un nouvel article dans le Astronomical Journal, publié aujourd'hui. . "L'anneau a également ses propres fréquences d'oscillation naturelles, et c'est ce que nous observons."
Les astronomes croient que de telles oscillations "auto-excitées" existent dans d'autres systèmes de disques, comme les galaxies à disques en spirale et les disques proto-planétaires trouvés autour des étoiles proches, mais ils n'ont pas pu confirmer directement leur existence. Les nouvelles observations confirment les premières oscillations d'ondes à grande échelle de ce type dans un large disque de matière n'importe où dans la nature.
Des ondes auto-excitées sur de petites échelles de 100 mètres (300 pieds) ont déjà été observées par des instruments Cassini dans quelques régions d'anneaux denses et ont été attribuées à un processus appelé «surstabilité visqueuse».
"Normalement, la viscosité, ou la résistance à l'écoulement, amortit les vagues - la façon dont les ondes sonores voyageant dans l'air s'éteindraient", a déclaré Peter Goldreich, théoricien des anneaux planétaires au California Institute of Technology. "Mais les nouvelles découvertes montrent que, dans les parties les plus denses des anneaux de Saturne, la viscosité amplifie en fait les vagues, expliquant des rainures mystérieuses vues pour la première fois sur des images prises par le vaisseau spatial Voyager."
"Comme il est satisfaisant de trouver enfin une explication pour la plupart, sinon la totalité, de la structure d'apparence chaotique que nous avons vue pour la première fois dans les régions de l'anneau dense de Saturne il y a longtemps avec Voyager", a déclaré Porco, "et depuis, nous avons vu avec des détails exquis avec Cassini . "
Source: JPL, CICLOPS
