شگفت انگیزترین حلقه کیوان و چوپان‌هایش دستاورد برخوردی باستانی هستند

* گویا سرانجام راز پیدایش شگفت انگیزترین حلقه ی سیاره ی کیوان و دو ماه همدم آن آشکار شده است: آن ها دستاورد یک برخورد فاجعه بار باستانی هستند.

حلقه های کیوان (زحل) برجسته ترین ویژگی های این غول گازی هستند. در سال ۱۹۹۷، فضاپیمای پایونیر ۱۱ ناسا پی برد که حدود ۳۴۰۰ کیلومتر دورتر از لبه ی بیرونی حلقه های اصلی A، B، و C کیوان، چیزی وجود دارد که برخی اخترشناسان آن را شگفت آورترین حلقه ی کیوان می دانند: حلقه ی F.

این نوار که از مواد یخی درست شده و پیوسته در حال تغییر است، با خمیدگی ها، پیچ و تاب ها، و توده های درخشانی که همگی با هم می توانند توهّم "بافته بودن" را پدید می آورند، سطح بالایی از پیچیدگی را در خود دارد. برآوردهای پیشین از سن حلقه ی F، چند میلیون سال بود.

پرومته (پرومتئوس) و پاندورا، دو ماه از بیش از ۶۰ ماه کیوان هستند که در دو سوی حلقه ی F جای گرفته و آن را از درون و بیرون می بافند. رفتار این ماه ها همانند چوپان هاییست که گله ی ذرات حلقه ی F را در نواری باریک به پهنای ۱۰۰ کیلومتر گرد آورده اند [ویدیوی بالا و عکس های زیر را ببینید]. ولی چیزی که به پیدایش این گله‌داری کیهانی انجامیده تاکنون یک راز بوده است. [ببینید: * رقص مداری پرومته * پرومته در حال طلوع * دو هنرمند آسمانی در حال کار!]

[[توضیح رفتار چوپانی پرومته بر روی ذرات حلقه ی F: پرومته هر ۱۵ ساعت یک بار، به لبه‌ی درونی این حلقه نزدیک می شود و نیروی گرانشش، نزدیک ترین ذرات حلقه را به سوی خود می کشد. در نتیجه ی این فرآیند، هم جریانی موجدار از ذرات روشن حلقه تشکیل می شود و هم شکافی تاریک در جای پیشین ذرات پدید می آید. از آنجایی که سرعت گردش مداری پرومته بیشتر از سرعت ذرات حلقه است، این ماه یخی در هر بار گردش، رگه ای تازه در حلقه به وجود می آورد.]]

هنگامی که حلقه های کیوان شکل می گرفتند، ذرات یخی آن ها به هم چسبیده و ماهک ها را ساختند، توده هایی از خرده سنگ که سرانجام مارپیچ‌وار به بیرون رفتند و با برخورد به یکدیگر، بزرگ ترین ماه های کیوان را پدید آوردند. پژوهش پیشین نشان داده بود که برخورد میان دو تا از این ماهک های تُرد و شکننده، به پیدایش حلقه ی F انجامید.

در این عکس تنها پرومته دیده می شود که در
حال درست کردن رگه هایی روشن در لبه ی
درونی حلقه ی F است. توضیح بیشتر را اینجا
بخوانید: * رقص مداری پرومته

دو تن از دانشمندان سیاره شناس به نام های ریوکی هیودو و کئیجی اوتسوکی از دانشگاه کوبه در ژاپن برای به دست آوردن آگاهی بیشتر درباره ی چگونگی پیدایش حلقه ی F، برخوردهای میان ماهک ها در لبه ی بیرونی حلقه های کیوان را با در نظر گرفتن ماهک هایی که هر یک از ۵۰۰۰ تکه ی کروی درست شده بود، شبیه سازی کردند. آن ها در این مدل ها، ماهک هایی با همنهش های (ترکیب های) گوناگون را بررسی کردند و اثرهایی که کشش گرانشی کیوان می بایست روی خرده های آواری ناشی از برخوردها وارد می شد را هم به حساب آوردند.

این پژوهشگران دریافتند که اگر ماهک های برخوردکننده به طور کامل از ذرات کوچک یخی درست شده بودند، می بایست پس از برخورد به کلی از هم می پاشیدند و تنها یک حلقه پدید می آوردند. ولی اگر این ماهک ها هسته های چگال تری هم داشتند که از سنگ یا تکه های بزرگ یخ درست شده بود، ممکن بود به طور کامل یکدیگر را نابود نکنند. در پی برخورد چنین ماهک هایی، تنها یک حلقه پدید نمی آمد، بلکه دو ماه کوچک هم به جا می ماند که جرم هر یک تقریبا نصف دو ماهک آغازین بود. این مدل با چیزی که ستاره شناسان از حلقه ی F و ماه های چوپانی آن می بینند همخوانی نزدیکی دارد. در واقع، این پژوهشگران یادآوری کردند که فضاپیمای کاسینی ناسا هم دریافته که هم پرومته و هم پاندورا هسته هایی چگال دارند.

دستاوردهای این پژوهش روز ۱۷ اوت در نگارش برخط نشریه ی نیچر جئوساینس انتشار یافته.

به گفته ی هیودو، پیامدهای این یافته ها تنها به حلقه ی F کیوان محدود نمی شود: «در سامانه ی خورشیدی یک حلقه ی باریک دیگر هم هست که ماه هایی چوپانی در دو سوی خود دارد: "حلقه ی اپسیلون (ε)" به گرد اورانوس. گویا سامانه های حلقه ای باریک و نامعمول با ماه های چوپانی می توانند پدیده هایی رایج پیرامون سیاره های غول پیکر باشند.»

به گفته ی هیودو، پژوهشگران در آینده فرگشتِ بلند-مدت حلقه ی F را شبیه سازی خواهند کرد تا به دگرگونی های کنونی آن پی ببرند. اوتسوکی هم می افزاید که برآوردهای دقیق تر از جرم و ساختار درونی ماه های چوپانی حلقه ی F می تواند به پژوهشگران کمک کند تا دریابند که ماهک های مادری این ماه ها و همچنین برخورد میان آن ها چگونه بوده است.

کیوان و حلقه های چشم نوازش در این عکس فضاپیمای کاسینی ناسا خودنمایی می کنند. حلقه ی شگفت انگیز F کیوان درست بیرون از حلقه های اصلی سیاره جای دارد.

حلقه ی نازک F بیرون از حلقه های اصلی A، B، و C جای دارد. تصویر بزرگ تر-منبع

حلقه ی شگفت انگیز F کیوان و دو ماه چوپانش، پرومته (راست) و پاندورا (چپ) در این عکس فضاپیمای کاسینی ناسا دیده می شوند. خود کیوان بیرون از این چارچوب، در سمت راست جای دارد.

در این عکس فضاپیمای کاسینی ناسا حلقه ی F و دو ماه چوپانش (چپ) را در کنار بقیه ی سامانه ی حلقه های سیاره می بینیم. اپیمته (اپیمتئوس)، یکی دیگر از ماه های کیوان که دورتر از حلقه ی F به گرد کیوان می چرخد نیز در پایین تصویر دیده می شود.

در این نمای نزدیک از حلقه ی F کیوان که توسط فضاپیمای کاسینی گرفته شده، پرومته را سمت راست و پاندورا را سمت چپ می بینیم.

در همین زمینه: * یافته هایی از شگفت انگیزترین حلقه کیوان   
و: * راز حلقه های کیوان فاش شد: یک قتل کیهانی  

واژه نامه:

rings - Saturn - gas giant - planet - NASA - Pioneer 11 - A ring - B ring - C ring - F ring - Prometheus Pandora - moon - shepherd - moonlet - Ryuki Hyodo - Keiji Ohtsuki - Kobe University - main rings - Cassini spacecraft - core - Nature Geoscience - solar system - epsilon ring - Uranus - Epimetheus -

منبع Space.com

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان