Prometheus wirkt auf Saturns F-Ring. Bildnachweis: NASA/JPL/SSI. klicken um zu vergrößern
Eines der erstaunlichsten Bilder, die von der Raumsonde Cassini zurückgesandt wurden, zeigt einen der Hirtenmonde des Saturn, Prometheus, der einen Partikelstrom vom F-Ring wegzieht. Wissenschaftler der Queen Mary, University of London, haben ein Modell entwickelt, das die Kräfte erklärt, die bei dieser dramatischen Interaktion wirken. Ursprünglich glaubte man, dass Prometheus Ringteilchen stiehlt, aber jetzt scheint es, als ob er sie sich einfach ausleiht, wenn sie vorbeikommen, und sie zurück in das Ringsystem driften, nachdem der Mond vorbeigezogen ist.
Bilder aus der F-Ring-Region des Saturn, die von den Kameras des Cassini Imaging Science Subsystem (ISS) aufgenommen wurden, haben eine Struktur enthüllt, die noch nie zuvor in einem Planetenring gesehen wurde.
Es wird angenommen, dass die Ringe um alle Riesenplaneten in unserem Sonnensystem durch kleine „Hirtenmonde“ stabilisiert werden, die in oder in der Nähe der Ringe kreisen und sie durch Gravitationseinflüsse stabilisieren.
Der schmale F-Ring des Saturn ? die etwas außerhalb der spektakulären Hauptringe liegt – wird von zwei kleinen Hirten gepflegt. Prometheus (100 km Durchmesser) kreist direkt innerhalb des F-Rings, während Pandora (85 km Durchmesser) sich knapp außerhalb des F-Rings um Saturn bewegt.
Periodische Strukturen wie azimutale Lücken ? „Kanäle“ geringer optischer Tiefe – und „Streamer“ wurden entdeckt. Diese Funktionen sind in Movie1 zu sehen. Der Ursprung dieser Merkmale wurde von einem Team der Queen Mary, University of London (QMUL) mithilfe numerischer Integrationen untersucht.
Am Dienstag, den 4. April, wird Carlos Chavez von QMUL dem RAS National Astronomy Meeting in Leicester die Ergebnisse seiner Computermodelle erläutern, die die enge und komplexe Beziehung zwischen Prometheus und dem verschlungenen F-Ring erklären.
„Die Modelle stimmen hervorragend mit den in den Cassini-Bildern beobachteten Strukturen überein“, sagte Chavez.
„Wir haben festgestellt, dass die Lücken nicht auf einen Mangel an Partikeln zurückzuführen sind, sondern auf eine erzwungene Änderung der Orbitalelemente durch eine enge Begegnung mit Prometheus“, erklärte er. „Die Schwerkraft des Mondes zieht einige der Partikel beim Vorbeiziehen vorübergehend vom Hauptstrom weg.“
„Es ist wie eine Menschenmenge, die in mehreren Reihen in dieselbe Richtung eine Straße entlangläuft. Plötzlich kommt ein anderer von der anderen Straßenseite und kollidiert mit einigen von ihnen. Dann sagt er ihnen, dass sie mit ihm kommen sollen, und geht weg. Nur Leute in den engsten Reihen folgen ihm, was Lücken in der Menge erzeugt. Kurz darauf kehren sie jedoch wieder in die Hauptgruppe zurück.“
Der dramatischste Fall wird Ende 2009 eintreten, wenn der F-Ring und Prometheus gegeneinander ausgerichtet sind. Einmal pro Umlauf während dieser Anti-Ausrichtung befindet sich Prometheus an der Apoapsis (seinem am weitesten von Saturn entfernten Punkt) und die nahegelegenen Ringteilchen befinden sich an der Periapsis (nächster Punkt zu Saturn). Zu diesem Zeitpunkt sind Prometheus und die Ringteilchen am nächsten beieinander.
Das QMUL-Team untersuchte, wie sich diese Ereignisse auf Kollisionen zwischen den Ringteilchen und Prometheus auswirken. Sie fanden eine geringe Anzahl von Kollisionen – nur 0,6% der Teilchen kollidierten pro Umlauf. Dies war unerwartet, da ursprünglich angenommen wurde, dass Prometheus ein „diebischer Mond“ ist, der Partikel aus dem F-Ring stiehlt. Tatsächlich werden die Partikel nur temporär weggezogen und driften dann wieder in den Ring zurück.
Die Ring-Mond-Wechselwirkungen dürften sich auch auf die Oberfläche von Prometheus auswirken. Wie unser Mond und die meisten anderen planetarischen Satelliten hat Prometheus eine synchrone Rotation und zeigt Saturn immer das gleiche Gesicht.
Das Team von QMUL untersuchte die Stelle auf der Oberfläche von Prometheus, an der die Partikel voraussichtlich kollidieren würden. Sie fanden heraus, dass die Kollisionen im synchron mitrotierenden Bezugssystem überraschenderweise auf der Hinterseite des Prometheus auftraten, und zwar vorzugsweise in der äquatorialen Region.
Dieses Szenario hat wichtige Auswirkungen auf die Oberflächenmerkmale von Prometheus, und das Team erwartet, Unterschiede in der Albedo (Reflexionsvermögen) zwischen den nachlaufenden und führenden Gesichtern zu finden.
'Es wäre, als würde ein Mann mit anderen Menschen kollidieren, während er ständig in eine bestimmte Richtung blickt und sie nur mit einer Seite seines Körpers trifft', sagte Chavez.
Weitere Mitglieder des QMUL-Teams, die die Verbindungen zwischen Prometheus und dem F-Ring untersuchen, sind: Prof. Carl D. Murray, Dr. Kevin Beurle, Dr. Nicholas J. Cooper und Dr. Michael W. Evans.
Original Soure: RAS Pressemitteilung
