Esta imagen de los anillos de Saturno fue tomada por la nave espacial Cassini de la NASA el 13 de septiembre de 2017. Es una de las últimas imágenes que Cassini envió a la Tierra. Crédito:NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute
Los anillos distintivos de Saturno fueron observados con un detalle sin precedentes por la nave espacial Cassini de la NASA, y los científicos ahora han utilizado esas observaciones para sondear el interior del planeta gigante y obtener la primera determinación precisa de su tasa de rotación. La duración de un día en Saturno, según sus cálculos, es de 10 horas 33 minutos y 38 segundos.
Los investigadores estudiaron los patrones de ondas creados dentro de los anillos de Saturno por las vibraciones internas del planeta. En efecto, los anillos actúan como un sismógrafo extremadamente sensible al responder a las vibraciones dentro del planeta mismo.
Similar a las vibraciones de la Tierra por un terremoto, Saturno responde a las perturbaciones vibrando a frecuencias determinadas por su estructura interna. La convección impulsada por el calor en el interior es la fuente más probable de vibraciones. Estas oscilaciones internas hacen que la densidad en cualquier lugar particular dentro del planeta fluctúe, lo que hace que el campo gravitacional fuera del planeta oscile a las mismas frecuencias.
"Las partículas de los anillos sienten esta oscilación en el campo gravitacional. En los lugares donde esta oscilación resuena con las órbitas de los anillos, la energía se acumula y se deja llevar como una ola, "explicó Christopher Mankovich, estudiante de posgrado en astronomía y astrofísica en UC Santa Cruz.
Mankovich es el autor principal de un artículo, publicado el 17 de enero en el Diario astrofísico , comparando los patrones de ondas en los anillos con modelos de la estructura interior de Saturno.
El anillo C de Saturno alberga una variedad sorprendentemente rica de estructuras y texturas. Gran parte de la estructura que se ve en las porciones externas de los anillos de Saturno es el resultado de perturbaciones gravitacionales en las partículas de los anillos por las lunas de Saturno. pero algunas de las características de los anillos se deben a las vibraciones del propio planeta. Crédito:NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute
La mayoría de las ondas observadas en los anillos de Saturno se deben a los efectos gravitacionales de las lunas que orbitan fuera de los anillos. dijo el coautor Jonathan Fortney, profesor de astronomía y astrofísica en UC Santa Cruz. "Pero algunas de las características de los anillos se deben a las oscilaciones del propio planeta, y podemos usarlos para comprender las oscilaciones internas y la estructura interna del planeta, " él dijo.
Mankovich desarrolló un conjunto de modelos de la estructura interna de Saturno, los usó para predecir el espectro de frecuencia de las vibraciones internas de Saturno, y comparó esas predicciones con las ondas observadas por Cassini en el anillo C de Saturno. Uno de los principales resultados de su análisis es el nuevo cálculo de la tasa de rotación de Saturno, que ha sido sorprendentemente difícil de medir.
Como un planeta gigante gaseoso, Saturno no tiene una superficie sólida con puntos de referencia que puedan rastrearse mientras gira. Saturno también es inusual por tener su eje magnético casi perfectamente alineado con su eje de rotación. Eje magnético de Júpiter, como la de la Tierra, no está alineado con su eje de rotación, lo que significa que el polo magnético gira a medida que gira el planeta, permitiendo a los astrónomos medir una señal periódica en ondas de radio y calcular la velocidad de rotación.
La velocidad de rotación de 10:33:38 determinada por el análisis de Mankovich es varios minutos más rápida que las estimaciones anteriores basadas en radiometría de las naves espaciales Voyager y Cassini.
Esta imagen de Cassini muestra con un detalle sin precedentes una onda de densidad en el anillo B de Saturno, muy probablemente causado por una pequeña luna que perturba sistemáticamente las órbitas de las partículas del anillo. Crédito:NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute
"Ahora tenemos la duración del día de Saturno, cuando pensamos que no podríamos encontrarlo, ", dijo Linda Spilker, científica del Proyecto Cassini." Usaron los anillos para mirar el interior de Saturno, y apareció este tan buscado, calidad fundamental del planeta. Y es un resultado realmente sólido. Los anillos tenían la respuesta ".
La idea de que los anillos de Saturno podrían usarse para estudiar la sismología del planeta se sugirió por primera vez en 1982, mucho antes de que fueran posibles las observaciones necesarias. Coautor Mark Marley, ahora en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, posteriormente dio cuerpo a la idea de su doctorado. tesis en 1990, mostró cómo se pueden hacer los cálculos, y predijo dónde estarían las características de los anillos de Saturno. También señaló que la misión Cassini, luego en las etapas de planificación, podría hacer las observaciones necesarias para probar la idea.
"Dos décadas después, la gente miró los datos de Cassini y encontró características de anillo en las ubicaciones de las predicciones de Mark, "Dijo Fortney.
