スピッツァー宇宙望遠鏡は、土星の周りに巨大なリングをスパイしました。土星は、このリング状の世界で最も大きく、最も遠いバンドです。この指輪の大きさは？ 「スピッツァーのような赤外線の目があったら」と、バージニア大学シャーロッツビルの研究天文学者であるアン・バービッサーは言った。信じられないほど巨大です！その材料の大部分は、惑星から約600万キロメートル（370万マイル）離れたところから始まり、約1200万キロメートル（740万マイル）外側に広がっています。 10億の地球が、このリングが占める空間のボリュームに収まる可能性があります。
では、なぜこの巨大な構造が以前に検出されていないのですか？
「それは非常にかすかなです。 VerbiscerはSpace Magazineに語った。 「リングの内側に立っていたとしても、それを知らないでしょう。 1立方キロメートルのスペースには、10〜20個の粒子しかありません。パーティクルはフォグパーティクルとほぼ同じサイズですが、非常に広がっています。私たちは、これらの小さな粒子が放出する熱放射を見ているだけです。 Spitzerで行った観測では、反射した太陽光をまったく見ていません。そのため、Spitzerは、このようなダスト構造を探して見つけるのに最適な機器です。このリングは、スピッツァーが観測した他の星の周りの破片円盤に完全に類似しています。」
研究チームはこの指輪に遭遇しただけではありません。彼らはそれを探していました。チームには、メリーランド大学カレッジパークのVerbiscer、ダグラスハミルトン、およびバージニア大学シャーロッツビルのMichael Skrutskieが含まれます。彼らは、マルチバンドイメージングフォトメーターと呼ばれるSpitzerの長波長赤外線カメラを使用し、2009年2月に観測を行いました。
「300年以上にわたり、人々は土星の衛星イアペトゥス（1671年にジョバンニカッシーニによって発見された）の外観と、なぜ月の片側が明るく、もう一方が非常に暗いのかを説明しようと努めてきました」とVerbiscerは述べています。 「過去35年間、もう1つの月であるフィービーは、2つの月の間に関連があるため、考えられる説明として浮上しています。フィービー自体は非常に暗く、イアペトゥスの主要な半球の暗い素材のアルベドまたは明るさに一致します。フィービーには逆行性軌道があり、イアペタスはプログレード軌道にある。したがって、粒子がフィービーから発射されて土星に向かって内側にらせん状に動く場合、それらはその主要な半球のすぐ上にイアペトゥスをたたくでしょう。」
ヴェルビサーは、動的に、このイアペトゥスのダークサイドについての説明は話し合われ、モデル化されたと述べた。しかし、Spitzerを使用してその領域のほこりを探すことは誰も考えていませんでした。 「それで、それが私たちの考えでした」と彼女は言った。 「私たちの提案のタイトルは「新しい土星の環」でした。私たちは間違いなく、フィービーに関連し、同じ軌道にあるダスト構造を探していました。それがまさに私たちが目にするものです。」
ヴェルビッサーは、カッシーニ宇宙船、特にイメージングカメラにとってさえ、それが赤外線でしか現れないので、このリングを見ることは非常に難しいと述べました。プラスカッシーニはこのリングの内側にあり、土星の他のリングを見渡す必要があります。 「この指輪はとても大きいが、かすかに見えるので、いつ見ていたか、見ていなかったかを知るのは難しいでしょう。」
このリングの垂直方向の高さと軌道傾斜は、空のフィービーの軌道と完全に一致します。 「フェーベが土星を一周するときに、時間の経過とともに出現する場所をプロットする場合、リングは正確に一致します」とバービッサーは語った。 「テーブルの上で回転している四分の一を考えてください。リングには同じ垂直の先端があり、フィービーの軌道は同じタイプのことをします。」
フィービー自体からのダスト粒子であるか、またはフィービーがその構成にいくつかの粒子を「シェファーディング」しているかどうかに関して、科学者は明確な証拠を持っていませんが、おそらくダスト粒子はフィービーからのものです。 「確実な確認はできていないが、フィービーからのものであることを強く示唆している」とVerbiscer氏は語った。 「材料はすべて、フィービーに直径1キロほどのクレーターを発掘することで得られるものと同じです。」
フィービーは幅200 kmでクレーターが非常に多いため、1 kmのクレーターは過度に大きなクレーターではありません。 「したがって、フィービーの特定のクレーターを見て、リングが作成されたとは言えません」とVerbiscerは説明しました。 「それはいくつかの異なる小さな衝撃によるものである可能性が高く、リングはその後の衝撃とフィービーに当たる隕石から供給され続け、このリングに物質を発射し、ダストと物質をフィービーの表面からフィービーのような軌道に入れます。」
しかし、イアペトゥスの主要な半球の色については、まだ少し謎が残っています。
2つの月の組成は頻繁に比較されており、近赤外線では吸収の特徴を共有しています。ただし、紫外線では、スペクトルも一致しません。 「色の面では、イアペトゥスでは、暗い色がフィービーと比べて少し赤く見えるので、色の不一致が少しあります」とVerbiscer氏は語った。 「フィービーから発射された粒子が、Iapetusにあるものと混ざり合っている可能性があり、これが色の違いを説明している可能性があります。スペクトルミキシングモデルを実行して原始的なIapetusマテリアルを作成し、フェーベのマテリアルと混合して、それらが何らかの方法で赤くなるかどうかを確認することは、調査するのに興味深いかもしれません。」
リング自体は暗すぎて、スペクトルを取得してリングを構成している材料を特定することはできませんが、材料はフェオベのクレーターの表面の上面からのものであり、氷も含まれている可能性があります。 2004年の月のカッシーニクローズアップは、氷が表面に近いことをほのめかしている明るいクレーターを示しています。
スピッツァーは、ほんの約80ケルビン（華氏マイナス316度）の冷たいほこりの輝きを感知することができました。クールなオブジェクトは、赤外線または熱放射で輝きます。たとえば、アイスクリームのカップでさえ、赤外線で燃えています。 「リングの冷たいほこりの輝きに焦点を当てることで、スピッツァーは見つけやすくしました」とVerbiscerは言いました。
チームの論文は本日のNature号に掲載されます。オンライン版はこちらから入手できます。
リード画像のキャプション： 新しい土星リングのアーティストコンセプト。クレジット：NASA / JPL-Caltech / R。ハート（SSC）インセットクレジット（土星、フィービー、およびイアペトゥス）はNASA / JPL / SSIです。画像提供：Anne Verbiscer
出典：アン・ベルビッサーへのインタビュー
