Ein Ph.D. der Lancaster University. Ein Student hat die optische Tiefe der Saturnringe mit einer neuen Methode gemessen, die darauf basiert, wie viel Sonnenlicht die Raumsonde Cassini erreichte, während sie sich im Schatten der Ringe befand.
Die optische Tiefe hängt mit der Transparenz eines Objekts zusammen und zeigt an, wie weit Licht durch dieses Objekt wandern kann, bevor es absorbiert oder gestreut wird.
Die von der Lancaster University in Zusammenarbeit mit dem schwedischen Institut für Weltraumphysik durchgeführte Forschung wird im veröffentlicht Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.
Die NASA-ESA-Raumsonde Cassini wurde 1997 gestartet und erreichte 2004 Saturn und führte damit die bisher umfangreichste Untersuchung des Planeten und seiner Monde durch. Die Mission endete 2017, als Cassini nach 22 Tauchgängen zwischen dem Planeten und seinen Ringen in die Saturnatmosphäre eintauchte.
Ph.D. der Lancaster University Der Student George Xystouris analysierte unter der Aufsicht von Dr. Chris Arridge historische Daten der Langmuir-Sonde an Bord von Cassini, einem Instrument, das das kalte Plasma, also energiearme Ionen und Elektronen, in der Magnetosphäre des Saturn maß.
Die Raumsonde Cassini bewegt sich durch die Ebene des Saturnringsystems, erstellt von George Xystouris mit NASA Eyes. Bildnachweis: NASA/JPL
Für ihre Studie konzentrierten sie sich auf Sonnenfinsternisse der Raumsonde: Zeiträume, in denen sich Cassini im Schatten des Saturn oder der Hauptringe befand. Während jeder Sonnenfinsternis zeichnete die Langmuir-Sonde dramatische Veränderungen in den Daten auf.
George sagte: „Da die Sonde aus Metall besteht, kann das Sonnenlicht bei Sonneneinstrahlung genügend Energie an die Sonde abgeben, um Elektronen freizusetzen. Dies ist der photoelektrische Effekt, und die freigesetzten Elektronen sind sogenannte ‚Photoelektronen‘. Sie können etwas erschaffen.“ Probleme, da sie die gleichen Eigenschaften haben wie die Elektronen im kalten Plasma um Saturn und es keine einfache Möglichkeit gibt, die beiden zu trennen.
„Als wir uns auf die Datenvariationen konzentrierten, stellten wir fest, dass sie damit zusammenhängen, wie viel Sonnenlicht jeder Ring durchlassen würde. Mithilfe der Eigenschaften des Materials, aus dem die Langmuir-Sonde bestand, und der Helligkeit der Sonne in Saturns Nachbarschaft haben wir schließlich ermittelt gelang es, die Änderung der Photoelektronenzahl für jeden Ring zu berechnen und die optische Tiefe der Saturnringe zu berechnen.
„Das war ein neuartiges und aufregendes Ergebnis! Wir haben ein Instrument verwendet, das hauptsächlich für Plasmamessungen verwendet wird, um ein Planetenmerkmal zu messen, was eine einzigartige Verwendung der Langmuir-Sonde darstellt, und unsere Ergebnisse stimmten mit Studien überein, die hochauflösende Bildgeber zur Messung verwendeten.“ die Transparenz der Ringe.“
Die Hauptringe, die sich bis zu 140.000 km vom Planeten entfernt erstrecken, aber eine maximale Dicke von nur 1 km haben, sollen bis 2025 von der Erde aus nicht mehr sichtbar sein unmöglich, sie anzusehen. Sie werden sich während der nächsten Phase der 29-jährigen Umlaufbahn des Saturn wieder in Richtung Erde neigen und bis 2032 weiterhin sichtbarer und heller werden.
Professor Mike Edmunds, der Präsident der Royal Astronomical Society, fügte hinzu: „Es ist immer schön zu sehen, wie sich ein Doktorand auf ungewöhnliche und erfinderische Weise mit der Nutzung von Raumsondeninstrumenten befasst. Innovationen dieser Art sind genau das, was in der astronomischen Forschung benötigt wird.“ und ein Ansatz, den viele ehemalige Studenten in unterschiedlichen Berufen anwenden, um zur Bewältigung der Probleme der Welt beizutragen.“
Mehr Informationen:
Georgios Xystouris et al., Schätzung der optischen Tiefe der Hauptringe des Saturn mit der Cassini-Langmuir-Sonde, Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society (2023). DOI: 10.1093/mnras/stad2793