Kan bakgrunden till Saturnus ringar vara påkommen?

I en rapport från avdelningen för jord- och planetvetenskap på Kobe Universitet i Japan berättas följande om ring och månsystem:

Roterande stoftskivor runt planeter bildas under den senare delen av planetbildningsprocessen. Ringsystem och satelliter (månar) kan bildas antingen genom kollisioner mellan planeter (likt vår egen månes bildande) eller genom hopklumpningar i de insamlingsskivor som bildat planeterna.

ALMA image of the protoplanetary disc around HL Tauri
Denna protoplanetära disk (accreationsdisk
som börjat bilda planeter) är “fotograferad”
med radioteleskopen ALMA i Chile. Bild: ESA.

I yttre delarna av dessa accreationsskivor som de kallas kan klumparna dra sig samman till små himlakroppar i bana runt sin planet. (Det vi kallar månar.) Om dessa månar p.g.a. störningar i banan från omkringliggande objekt kommer närmare än den så kallade Roche-gränsen* kommer de att slitas i stycken av planetens gravitation. Det är en process som kan bilda ringsystemen berättar Ryuki Hyodo, Keiji Ohtsuki och Takaaki Takeda som skrivit rapporten.

Om sedan de små omkringliggande månarna är för små kommer de inte lyckas att röja undan ringpartiklarna med sin gravitation. Som vi vet i Saturnus fall är de större av Saturnus månar relativt avlägsna till ringarna. Sannolikt kan ringar ha bildats på samma sätt runt Jupiter, men dessa lär ha lösts upp av de fyra galileiska månarna som har en relativt stor påverkan på området nära Jupiter.

Saturn's_ring_plane
En fin bild på Saturnus fantastiska ringsystem.
Foto: NASA

Månar som bildats just i utkanten av Roche-gränsen (och alltså inte lösts upp) kommer att interagera med partiklarna innanför genom sin gravitation. Genom att sno lite av ringarnas rörelseenergi genom tidvatteneffekter bromsar (och krymper) ringarna medan månen själv accelererar och avlägsnas från ringen.

Till slut när den lilla månen ligger på ett avstånd som för den ett varv runt planeten medan de yttre ringpartiklarna gör två varv runt planeten (systemet är i resonans) så kommer den lilla månen kunna hjälpa till att stödja månbildningen i den yttersta delen av ringen visar forskarteamets datormodeller. Vi känner till månar som ligger i just ett sådant förhållande till varandra. Fast, processen är mycket långsam så fenomenet är inte så vanligt.

Varför lägga all denna energi på ett så smalt område som ringforskning då? Jo, ringar finns i alla storlekar. De allra minsta ringarna har vi funnit runt (om jag minns rätt) två stycken asteroider. (Minst en i alla fall.) Vi vet också att både Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus har ringar. Tittar vi på hela vårt solsystem så har ju även Solen ringar. Väl strukturerade sådana dessutom. Asteroidbältet är en ring med ett antal i omfång väl begränsade småringar. Dessa är begränsade med hjälp av Jupiters gravitation och partiklarna har banor i rätt resonans med Juppe. De banor med rätt resonans kommer vara vanligare än banor utanför dessa resonanser. Nästa ring i solsystemet är det s.k. Kuiperbältet som ligger utanför Neptunus, där banor som ligger i resonans med Neptunus 1:1, 4:5, 3:4, 2:3, 3:5, 4:7, 1:2, 3:7… är tillåtna och där finner vi många objekt, medan de objekt som hamnar mellan dessa resonanser förskjuts mot en stabil bana eller kan fångas in av Neptunus eller kastas iväg av Neptunus gravitation.

Eftersom fenomenet går att skala upp och ned till i princip alla skalor så påverkar de i allra högsta grad vårt sätt att se på planetbildning kring fjärran solar. Således är det av stor betydelse för vårt sökande efter beboeliga världar.

Saturn's_rings_dark_side_mosaic
Klicka på bilden för att se alla de “gap”
som orsakas av de s.k. herde-månarna
som genom sin gravitation håller ordning
på Saturnus ringar. Fotomosaik: NASA/
JPL/Space Science Institute.

I samma vetenskapliga rapport kan de konstatera att de har en lösning på bildningsförfarandet för F-ringen samt dess herdemånar Prometheus och Pandora. Under den typ av processer som bildar månar i de yttre delarna av ringen kan kollisioner uppkomma och det verkar som om både dessa två månar och den yttre ringen är ett resultat av månbildningen som gett upphov till de större månarna längre ut.

* Roche-gränsen kan enklast beskrivas som den gräns där tidvatteneffekterna från planeten sliter så hårt i objektet (månen) så att den slits i mindre stycken. Det hela beror på materialets sammansättning och det faktum att ett objekt på närmare bana dras hårdare mot planeten än ett objekt längre bort.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>