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».
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.
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.
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».
