Saturns Mond Daphnis macht spektakuläre Wellenmuster in die Ringe Saturns
Am 30. November 2016 umkreiste die Raumsonde Cassini den Saturn auf neuen und riskanten Wegen. Es begann eine Serie von Umlaufbahnen,, welche die Sonde über des Planeten Nordpol und dann hinunter knapp außerhalb der Hauptringe führte.
Mitte Jänner 2017 tauchte die Sonde bei einer dieser Umlaufbahnen durch die Ringebene, passierte in nur 28 000 Kilometern Entfernung den kleinen Mond Daphnis und fotografierte ihn mit der Schmalwinkelkamera.
Dies ist das bisher beste Bild von der 8 x 8 x 6 Kilometer großen Daphnis welches je gemacht wurde. Man kann sogar Strukturen auf Daphnis erkennen. Es gibt einen Grat um den Äquator, der vermutlich durch Ringpartikel entstanden ist, die sich dort angehäuft haben. Und einen zweiten Grad auf einem höheren Breitengrad. Das softe Aussehen des Mondes ist vermutlich auf die Ansammlung von kleinen Eiskörnern zurückzuführen, welche die Krater und andere Strukturen des Mondes bedecken.
Die Keeler-Lücke, in der sich Daphnis befindet, ist etwa 30 – 40 km breit. Die Breite der Lücke scheint verkürzt, weil Cassini gerade über der Ringebene war, als sie die Aufnahme machte; sie ist tatsächlich breiter als der Mond lang ist.
Die Muster in den Ringen sind das Ergebnis der Schwerkraft. Es ist ein komplizierter und verworrener Tanz zwischen Mond und Ringen, aber es lohnt sich deren Bewegung zu studieren.
Die Saturnringe bestehen aus unzähligen winzigen Eispartikeln, jeder Ring in seiner eigenen Umlaufbahn um den Saturn. Sie sind sehr breit – die Hauptringe sind 300 000 km breit und würden sich bis auf ¾ des Weges von der Erde zu unserem Mond ausdehnen - sind aber erstaunlich flach. An einigen Stellen sind sie nur 10 Meter hoch, das entspricht der Höhe eines dreistöckigen Hauses.
Es gibt mehrere Unterteilungen in den Ringen, die mit Buchstaben bezeichnet wurden und zwar in der Reihenfolge ihrer Entdeckung. Der breite A-Ring hat zwei deutliche Lücken, die von Monden verursacht werden, die den Saturn - eingebettet im Ring- umkreisen. Die Encke-Lücke ist 325 km breit und Pan ist ihr Schäferhundmond, während Daphnis der Schäferhundmond der viel schmaleren Keeler-Lücke.
Wenn man einen kleinen Mond in einen Ring einsetzte, würde er natürlich eine Lücke schaffen während er durch das Material pflügt. Seine Schwerkraft zieht Material an und die Breite des Spalts wächst. Aber die Breite des Spalts hängt von der Stärke der Gravitation des Mondes ab. In einiger Entfernung wird die Schwerkraft zu schwach, um Partikel ganz aus dem Ring und auf den Mond zu ziehen. Pan hat fast die 100-fache Masse von Daphnis, so dass seine Schwerkraft stärker ist und die Lücke daher breiter.
Was verursacht diese Muster in den Ringen? Die Umlaufbahn von Daphnis ist kein perfekter Kreis, sondern eine leichte Ellipse. Das heißt, der Mond ist manchmal näher an der Innenkante der Keeler-Lücke und manchmal näher an der äußeren Kante. Der Unterschied ist klein, nur etwa neun Kilometer, aber das genügt. Ist er näher an einer Kante, zieht er die Ringpartikel stärker an, wodurch das Wellenmuster entsteht.
Aber das ist noch nicht alles. Die Umlaufbahn von Daphnis ist auch etwas zur Ringebene geneigt. Es sind zwar nur 0,0036°, aber das bedeutet, dass der Mond etwa 17 km aus der Ringebene auf und ab taumelt, wenn er die Ringpartikel von den Kanten der Lücke an sich zieht. Die Wellenmuster, die auf den Aufnahmen zu sehen sind, haben eine Amplitude von etwa 1 Kilometer.
Aus dieser Perspektive ist das schwer zu sagen, aber zweimal bei einer Umkreisung Saturns um die Sonne, sind die Ringe von der Kante zu sehen und jede vertikale Abweichung kann lange Schatten werfen.
Die Aufnahmen wurden auf Saturns nördlicher Hemisphäre zur Frühjahrs-Tagundnachtgleiche im Jahr 2009 gemacht. So kann man den langen Schatten von Daphnis sehen, den der Mond auf den Ring wirft. Man kann auch die vertikalen Wellenmuster sehen die durch die schwache Schwerkraft des Mondes verursacht werden. Jede Welle entspricht einer Auf- und Abwärtsbewegung des Mondes relativ zu den Ringen. Irgendwann ziehen die Gezeiten von Saturn die Partikel wieder zurück, aber das dauert eine Weile und die Wellen ziehen sich um den herum.
Diese Aufnahme stammt aus dem Jahr 2009 und wurde zur Zeit der Frühjahrs- Tagundnachtgleiche gemacht. Man kann den langen Schatten sehen, den Daphnis auf den Ring wirft. Auch die vertikalen Wellen sind erkennbar, die durch die schwache Gravitation des Mondes verursacht werden. Jede Welle entspricht einer Auf- und Abwärtsbewegung des Mondes relativ zu den Ringen. Später ziehen die Gezeiten von Saturn die Partikel wieder zurück, aber dies dauert eine Weile und die Wellen ziehen sich um den Ring herum.
23. Jänner 2017/SP
Verein Kuffner-Sternwarte
