Кольца Реи

Художественное изображение колец Реи. Плотность частичек в кольцах преувеличена^[1].

Ко́льца Ре́и — предположительно существующая система из плоских концентрических образований, расположенных в экваториальной плоскости спутника.

Считается, что у одного из спутников Сатурна, Реи, может наличествовать своя кольцевая система, состоящая из трёх узких, относительно плотных колец. Это первый случай, когда кольца могут быть обнаружены не у планеты, а у луны. О возможности такого открытия было объявлено в статье журнала «Science» в начале марта 2008 года^[2].

В ноябре 2005 года КА Кассини обнаружил, что в окрестностях спутника наблюдается торможение электронов высокой энергии магнитосферы Сатурна^[3]. Как утверждает команда исследователей, полученные данные могут быть удовлетворительно объяснены, если предположить, что электроны поглощаются неким твёрдым объектом, представляющим собой диск из нескольких колец или дуг, содержащих в себе частицы диаметром от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров. Последующие исследования, специально проведённые аппаратом «Кассини» с помощью камеры с малым углом рассеивания, однако, не подтвердили предположение; в августе 2010 года было объявлено, что у Реи колец нет^[4], а что касается причин наблюдающегося эффекта с торможением электронов, то причина его возникновения остаётся неясной^[5][6]. Тем не менее, цепочка отметин на поверхности спутника может представлять собой последствия падения частиц колец Реи, сошедших со своих орбит, так что вопрос остаётся открытым^[7].

Обнаружение

Сравнение результатов наблюдений, проведённых «Кассини» для Реи (посередине) и Тефии (снизу). Вверху — гипотетические кольца Реи. Как видно, в отличие от Тетиса, у Реи не наблюдается столь резкого и однозначного уменьшения потока.

Эта фотография, сделанная с выдержкой в 100 сек., не смогла обнаружить кольца Реи. Если они на самом деле существуют, то либо они слишком тонкие, либо отражают слишком мало света, чтобы их можно было найти.

«Вояджер-1» наблюдал вышеупомянутый эффект торможения электронов, захваченных магнитосферой Сатурна, в окрестностях Реи ещё в 1980 году. Эти данные, на тот момент не имевшие объяснения, были получены при наблюдениях с гораздо большего расстояния, нежели данные «Кассини».

26 ноября 2005 года аппарат «Кассини» проводил целенаправленные исследования Реи. Он прошёл на высоте 500 км над поверхностью спутника и зафиксировал прерывание потока заряженных частиц магнитосферы Сатурна в тени спутника, когда аппарат находился в его тени^[2]. Поток электронов высокой энергии, захваченных магнитным полем планеты-гиганта, в этой области пространства уменьшался на 70 %^[8]. Подобные изменения были обнаружены также в случае с Дионой и Тефии, но в их тени поток уменьшался сразу, а когда Рея заслоняла «Кассини» от такого же потока, тот уменьшался не сразу, а постепенно, и только затем следовал резкий «обрыв». Подобные «затухания» начинали наблюдаться на расстоянии, совпадающим с радиусом сферы Хилла для данного спутника^[8]. При выходе аппарата из-за Реи наблюдался обратный эффект: сначала резкий «всплеск» плотности потока частиц, а потом дальнейшее его плавное повышение до выхода «Кассини» из сферы Хилла луны.

Схожее явление наблюдается и у Энцелада, но у последнего это связывается с наличием криовулканизма на его южном полюсе.

К тому же, магнитосферная камера космического аппарата обнаружила, что при изменении количества частиц в потоке в случае Реи есть как бы «ступеньки», причём симметрично — три при понижении и три при повышении на одинаковом расстоянии, что может быть объяснено наличием трёх колец или дуг вокруг Реи^[2][8]. Атмосферы у Реи не обнаружено.

В августе 2007 года «Кассини» повторил свой манёвр, но на большем отдалении от спутника; результаты его измерений совпали с результатами «Вояджера-1».

В октябре 2009 года появилась публикация, в которой утверждалось, что цепочка отметин, ярких в ультрафиолетовом цвете и занимающих собой три четверти обхвата спутника вдоль его экватора (с отклонением от последнего максимум всего в 2°), может также представлять собой свидетельство наличия кольца или колец, частички которых, сойдя со своих орбит, упали на Рею^[9].

Тем не менее, прямых доказательств или фотографических изображений вещества, препятствующего электронам, не существует, хотя обнаружить их было бы трудно. Дальнейшие исследования, выполненные всё тем же «Кассини» 2 марта 2010 года^[8], не выявили наличие колец у Реи^[4].

Интерпретация

Траектория полёта аппарата при проведении данных исследований затрудняет интерпретацию полученных данных.

Одной из причин прерывания потока заряженных частиц могли бы быть газ или пыль в окрестностях Реи, но объём, которые по расчётам требуется для создания такого эффекта, намного больше, чем тот, что был обнаружен «Кассини». Поэтому команда исследователей пришла к заключению, что причиной служит именно наличие колец у спутника^[2].

Простейшим объяснением симметричности при падении и росте потока может быть именно наличие у Реи трёх колец, обращающихся вокруг спутника в его экваториальной плоскости. Подобным образом уже удалось доказать наличие колец у Урана в 1977 году^[10] (тогда учёные планировали наблюдение за покрытием звезды Ураном, но оно состоялось до покрытия собственно планетой, причём несколько раз подряд). Небольшие отклонения от абсолютной симметрии объясняются как умеренным наклоном к местному магнитному полю, так и общими девиациями в потоке плазмы; ниже приведена таблица с округлёнными данными:

Кольцо	Радиус орбиты, км
Диск Реи	<5900
1-е	≈1615
2-е	≈1800
3-е	≈2020

Тем не менее, не все учёные согласны с такой трактовкой имеющихся данных, они опираются на то, что на полученных изображениях нет колец, но составляющие их камни должны были бы присутствовать на фотографиях^[11].

Физическая сторона вопроса

Ярко-синие пятна — лёд на экваторе Реи.

Моделирование показывает, что массивные камни могли бы оставаться на орбите в экваториальной плоскости вокруг Реи на протяжении астрономически значимых отрезков времени. Но вокруг Дионы и Тефии они не были бы устойчивыми, так как эти спутники находятся намного ближе к Сатурну, и их сферы Хилла значительно меньше. Вокруг Титана, например, такие кольца также не были бы устойчивыми, ибо быстро потеряли бы свою целостность, соприкасаясь с плотной атмосферой этой луны^[2].

Высказываются различные предположения насчёт источника для материала этих колец. Есть версия, что камни могли быть выброшены на орбиту вокруг спутники в результате толчков или сотрясений на спутнике, что, в таком случае, произошло около 70 миллионов лет назад. Или небольшое тело было разрушено, попав в поле тяготения Реи. Так или иначе, камни должны были бы в конечном счёте распределиться по орбите в экваториальной плоскости спутника. Если принять мнение, что такие кольца устойчивы на протяжении долгих промежутков времени, то можно предположить, что они существуют даже со времён, когда формировалась сама Рея^[2].

Примечания

1. ↑ Rhea's Rings  (англ.). NASA. Архивировано из первоисточника 4 июля 2012. Проверено 22 марта 2012.
2. ↑ ^{1 2 3 4 5 6} G. H. Jones, E. Roussos, N. Krupp, U. Beckmann, A. J. Coates, F. Crary, I. Dandouras, V. Dikarev, et al. The Dust Halo of Saturn's Largest Icy Moon, Rhea (англ.) // Science. — 7 March 2008.
3. ↑ Jeff Hecht Saturn satellite reveals first moon rings (англ.) // NewScientist. — 6 March 2008.
4. ↑ ^{1 2} Matthew S. Tiscareno, Joseph A. Burns, Jeffrey N. Cuzzi, Matthew M. Hedman (2010). «Cassini imaging search rules out rings around Rhea». Geophysical Research Letters 37 (14): L14205. DOI:10.1029/2010GL043663. Bibcode: 2010GeoRL..3714205T.
5. ↑ Lauren Gold. No Rings Around Saturn's Rhea  (англ.), Space Daily (2 August 2010). Проверено 22 марта 2012.
6. ↑ Richard A. Kerr The Moon Rings That Never Were (англ.) // Science. — 25 June 2010.
7. ↑ Cassini Catches Saturn Moons in Paintball Fight  (англ.). NASA. Архивировано из первоисточника 16 сентября 2012. Проверено 22 марта 2012.
8. ↑ ^{1 2 3 4} Lakdawalla, E. A_Ringed_Moon_of_Saturn_Cassini.html. The Planetary Society web site (6 марта 2008). Проверено 17 октября 2012.
9. ↑ Lakdawalla, E. Another possible piece of evidence for a Rhea ring. The Planetary Society Blog (5 October 2009). Архивировано из первоисточника 16 сентября 2012. Проверено 22 марта 2012.
10. ↑ Saturn's Moon Rhea Also May Have Rings  (англ.). NASA. Архивировано из первоисточника 16 сентября 2012. Проверено 22 марта 2012.
11. ↑ Kerr, Richard A. (March 2008). «News of the Week: Electron Shadow Hints at Invisible Rings Around a Moon». Science (American Association for the Advancement of Science) 319 (5868). DOI:10.1126/science.319.5868.1325. PMID 18323426.

Ссылки

• Впервые найдены кольца вокруг луны, membrana.ru (7 марта 2008). Проверено 22 марта 2012.
• У луны Сатурна не нашли предсказанных колец, membrana.ru (30 июля 2010). Проверено 22 марта 2012.
• Спутник Сатурна Рея "потерял" все свои кольца, CyberSecurity.ru (7 августа 2010). Проверено 22 марта 2012.