Un team di ricercatori è riuscito a misurare la luminosità e la temperatura degli anelli di Saturno utilizzando le immagini nel medio infrarosso scattate dal telescopio Subaru nel 2008. Le immagini sono le viste a terra con la più alta risoluzione mai realizzate. Rivelano che, a quel tempo, la Divisione Cassini e l'anello C erano più luminosi degli altri anelli nella luce del medio infrarosso e che il contrasto di luminosità sembrava essere l'inverso di quello visto nella luce visibile (Figura 1). I dati forniscono importanti spunti sulla natura degli anelli di Saturno.

Il bellissimo aspetto di Saturno e dei suoi anelli ha sempre affascinato le persone. Gli anelli sono costituiti da un numero infinito di particelle di ghiaccio che orbitano sopra l'equatore di Saturno. Però, la loro origine e natura dettagliate rimangono sconosciute. I telescopi spaziali e terrestri hanno affrontato questo mistero con molte osservazioni a varie lunghezze d'onda e metodi. La missione internazionale Cassini guidata dalla NASA osserva Saturno e i suoi anelli da più di 10 anni, e ha rilasciato un numero enorme di bellissime immagini.

Subaru vede Saturno

Anche il Subaru Telescope ha osservato Saturno diverse volte nel corso degli anni. Dott. Hideaki Fujiwara, Subaru funzionario/scienziato dell'informazione pubblica, ha analizzato i dati presi nel gennaio 2008 utilizzando la fotocamera e lo spettrometro a infrarossi medi raffreddati (COMICS) sul telescopio per produrre una bella immagine di Saturno a fini di informazione pubblica. Durante l'analisi, notò che l'aspetto degli anelli di Saturno nella parte del medio infrarosso dello spettro era totalmente diverso da quello che si vede nella luce visibile

Gli anelli principali di Saturno sono costituiti dalla C, B, e A anelli, ciascuno con diverse popolazioni di particelle. La Divisione Cassini separa gli anelli B e A. L'immagine del 2008 mostra che la divisione di Cassini e l'anello C sono più luminosi nelle lunghezze d'onda del medio infrarosso rispetto agli anelli B e A (Figura 1). Questo contrasto di luminosità è l'inverso di come appaiono nella luce visibile, dove gli anelli B e A sono sempre più luminosi della Divisione di Cassini e dell'anello C (Figura 2).

Nel medio infrarosso si osserva "l'emissione termica" delle particelle dell'anello, dove le particelle più calde sono più luminose. Il team ha misurato le temperature degli anelli dalle immagini, che ha rivelato che la Divisione Cassini e l'anello C sono più caldi degli anelli B e A. Il team ha concluso che ciò era dovuto al fatto che le particelle nella divisione Cassini e nell'anello C sono più facilmente riscaldate dalla luce solare a causa delle loro popolazioni più sparse e delle superfici più scure.

D'altra parte, alla luce visibile, gli osservatori vedono la luce solare riflessa dalle particelle dell'anello. Perciò, gli anelli B e A, con le loro dense popolazioni di particelle, sembrano sempre brillanti nelle lunghezze d'onda visibili, mentre la Divisione Cassini e l'anello C appaiono deboli. La differenza nel processo di emissione spiega la luminosità inversa degli anelli di Saturno tra il medio infrarosso e la vista a luce visibile.

Modifica degli angoli Modifica della luminosità

Si scopre che la Divisione Cassini e l'anello C non sono sempre più luminosi degli anelli B e A, anche nel medio infrarosso. Il team ha studiato le immagini degli anelli di Saturno scattate nell'aprile 2005 con COMICS, e ha scoperto che la Divisione Cassini e l'anello C erano più deboli degli anelli B e A in quel momento, che è lo stesso contrasto con quanto visto nella luce visibile (Figura 3).

Il team ha concluso che l'"inversione" della luminosità degli anelli di Saturno tra il 2005 e il 2008 è stata causata dal cambiamento stagionale dell'angolo di apertura dell'anello rispetto al Sole e alla Terra. Poiché l'asse di rotazione di Saturno è inclinato rispetto al suo piano orbitale attorno al Sole, l'angolo di apertura dell'anello rispetto al Sole cambia in un ciclo di 15 anni. Ciò determina una variazione stagionale nel riscaldamento solare delle particelle dell'anello. La variazione dell'angolo di apertura visto dalla Terra influenza il fattore di riempimento apparente delle particelle negli anelli. Queste due variazioni - la temperatura e il fattore di riempimento osservato delle particelle - hanno portato al cambiamento dell'aspetto nel medio infrarosso degli anelli di Saturno.

I dati presi con il telescopio Subaru hanno rivelato che la Divisione Cassini e l'anello C sono talvolta luminosi nel medio infrarosso sebbene siano sempre deboli alla luce visibile. "Sono così felice che le attività di informazione pubblica del Subaru Telescope, di cui mi occupo, ha portato a questa scoperta scientifica, " ha affermato il dott. Fujiwara. "Osserveremo nuovamente Saturno nel maggio 2017 e speriamo di indagare ulteriormente sulla natura degli anelli di Saturno sfruttando i vantaggi delle osservazioni con missioni spaziali e telescopi terrestri".

Questa ricerca è pubblicata in Astronomia e astrofisica , Volume 599, A29 e pubblicato on-line il 23 febbraio, 2017 (Fujiwara et al., 2017, "Variazione stagionale del contrasto di luminosità radiale degli anelli di Saturno visti nel medio infrarosso da Subaru/COMICS").