Beobachtung von Saturns Ringen im mittleren Infrarot zeigt eine helle Cassini-Teilung
Forschern ist es gelungen, im Jahr 2008 die Helligkeiten und Temperaturen von Saturns Ringen mit Aufnahmen im mittleren Infrarot am Subaru-Teleskop zu messen. Sie zeigen, dass damals die Cassini-Teilung und der C-Ring im mittleren Infrarot heller waren als die anderen Ringe, und dass der Helligkeits-Kontrast invers zum sichtbaren Licht war. Die Bilder sind das höchstmögliche, was je mit bodengebundenen Teleskopen gemacht worden ist. Die Daten geben wichtige Einblicke in die Natur der Saturnringe.
Das schöne Erscheinungsbild des Saturns und seiner Ringe hat die Menschen immer fasziniert. Die Ringe bestehen aus unzähligen Eispartikeln, die den Saturns über dessen Äquator umkreisen. Allerdings ist ihre genau Herkunft und Natur noch unbekannt. Weltraumteleskope und bodengebundene Instrumente versuchen dem Geheimnis mit vielen Beobachtungen bei verschiedenen Wellenlängen und mit unterschiedlichen Methoden auf die Spur zu kommen. Die Cassini-Mission beobachtet seit mehr als 10 Jahren den Saturn und seine Ring und veröffentlichte eine große Anzahl von schönen Bildern.
Subaru beobachtet Saturn
Das Subara-Teleskop hat mehrmals im Laufe der Jahre Saturn beobachtet. Dr. Hideaki Fujiwara, Subaru-Pressesprecher und Wissenschaftler analysierte Daten vom Jänner 2008, die mit der Cooled Mid-Infrarot- Kamera und Spektrometer (COMICS) am Teleskop aufgenommen wurden, um ein schönes Bild vom Saturn für öffentliche Informationen zu bekommen. Während der Analyse bemerkte er, dass das Erscheinungsbild von Saturns Ringen im mittleren Infrarot-Teil des Spektrums ein völlig anderes ist als im sichtbaren Licht.
Saturns Hauptringe bestehen aus den C-, B- und A-Ringen, mit jeweils verschiedenen Populationen von Partikeln. Die Cassini-Teilung trennt den B- vom A-Ring. Das Bild von 2008 zeigt, dass die Cassini-Teilung und der C-Ring im mittleren Infrarot heller zu sein scheinen als der A und B-Ring. Dieser Helligkeits-Kontrast ist invers zum sichtbaren Licht, bei dem der B- und A-Ring immer heller ist als die Cassini-Teilung und der C-Ring.
Im mittleren Infrarot wurde „Thermische Emission“ von Ringpartikeln beobachtet, da wärmere Partikel heller sind. Das Team maß die Temperatur der Ringe auf den Bildern und erkannte, dass die Cassini-Teilung und der C-Ring wärmer sind als der A- und B-Ring. Das Team kam zu dem Schluss, dass dies deswegen der Fall ist, weil die Partikel in der Cassini-Teilung und im C-Ring aufgrund ihrer spärlicheren Population und dunkleren Oberfläche leichter erwärmt werden.
Auf der anderen Seite sehen die Beobachter, dass im sichtbaren Wellenlängen-Bereich das Sonnenlicht von den Ringpartikeln reflektiert wird. Daher sind der A- und B-Ring mit ihren dichten Populationen von Partikeln in den sichtbaren Wellenlängen immer hell, während die Cassini-Teilung und der C-Ring leuchtschwach erscheinen. Der Unterschied im Emissionsprozess erklärt die inversen Helligkeiten der Saturnringe zwischen dem mittleren Infrarot und den Ansichten im sichtbaren Licht.
Änderung der Winkel, Änderung der Helligkeiten
Es stellte sich heraus, dass die Cassini-Teilung und der C-Ring nicht immer heller sind als der A- und B-Ring, auch nicht im mittleren Infrarot. Das Team untersuchte Bilder von Saturns Ringen, die im April 2005 mit COMICS aufgenommen wurden und stellte fest, dass die Cassini-Teilung und der C-Rng zu diesem Zeitpunkt schwächer waren als der A- und B-Ring, was der gleicht Kontrast zu dem ist, was im sichtbaren Licht gesehen wurde.
Das Team kam zu dem Schluss, dass die „Inversion“ der Helligkeit der Saturnringe zwischen 2005 und 2008 durch die saisonale Veränderung im Ringöffnungswechsel zur Sonne und Erde verursacht wurde. Da die Rotationsachse von Saturn im Vergleich zur Bahnebene um die Sonne geneigt ist, ändert sich der Ringöffnungswechsel zur Sonne in einem 15-Jahres-Zyklus. Dies führt zu einer saisonalen Variation in der Erwärmung der Ringpartikel. Die Änderung des Öffnungswinkels von der Erde aus betrachtet, beeinflusst den scheinbaren Füllfaktor der Partikel in den Ringen. Diese beiden Variationen – die Temperatur und der beobachtete Füllfaktor der Partikel – führten zur Veränderung des Erscheinungsbildes der Saturnringe im mittleren Infrarot.
Die Daten, die mit dem Subaru-Teleskop aufgenommen wurden, zeigten, dass die Cassini-Teilung und der C-Ring manchmal im mittleren Infrarot hell sind, obwohl sie im sichtbaren Licht immer leuchtschwach erscheinen. Dr. Fujiwara sagte: „Ich bin froh, dass die öffentliche Informationstätigkeit des Subaru-Teleskops, für die ich zuständig bin, zu diesen wissenschaftlichen Erkenntnissen geführt hat. „Wir werden im Mai 2017 Saturn wieder beobachten und hoffen, die Natur der Saturnringe weiter untersuchen zu können, indem wir die Vorteile von Beobachtungen mit Weltraumteleskopen mit den Beobachtungen von bodengebundenen Teleskopen verbinden.
1. März 2017/SP
Verein Kuffner-Sternwarte
