Usando eclipses para calcular a transparência dos anéis de Saturno

Um estudante de doutorado da Universidade de Lancaster mediu a profundidade óptica dos anéis de Saturno usando um novo método baseado na quantidade de luz solar que atingiu a espaçonave Cassini enquanto ela estava na sombra dos anéis.

Impressão de artista da nave espacial Cassini perto de Saturno. Crédito: ESA 

A profundidade óptica está ligada à transparência de um objeto e mostra até onde a luz pode viajar através desse objeto antes de ser absorvida ou espalhada. A pesquisa, liderada pela Universidade de Lancaster em colaboração com o Instituto Sueco de Física Espacial, é publicada nos Avisos Mensais da Royal Astronomical Society.

A sonda Cassini da NASA-ESA foi lançada em 1997 e alcançou Saturno em 2004, realizando o mais extenso levantamento do planeta e das suas luas até à data. A missão terminou em 2017, quando a Cassini mergulhou na atmosfera saturnina, após mergulhar 22 vezes entre o planeta e os seus anéis.

O estudante de doutorado da Universidade de Lancaster, George Xystouris, sob a supervisão do Dr. Chris Arridge, analisou dados históricos da Sonda Langmuir a bordo da Cassini, um instrumento que media o plasma frio, ou seja, íons e elétrons de baixa energia, na magnetosfera de Saturno.

Para o seu estudo, eles se concentraram nos eclipses solares da espaçonave: períodos em que a Cassini esteve na sombra de Saturno ou nos anéis principais. Durante cada eclipse, a Sonda Langmuir registrou mudanças dramáticas nos dados.

George disse: “Como a sonda é metálica, sempre que é iluminada pelo sol, a luz solar pode fornecer energia suficiente para a sonda liberar elétrons. Este é o efeito fotoelétrico, e os elétrons liberados são os chamados “fotoelétrons”. Porém, eles podem criar problemas, pois têm as mesmas propriedades que os elétrons no plasma frio ao redor de Saturno e não há uma maneira fácil de separar os dois.”

“Focando nas variações dos dados, percebemos que elas estavam relacionadas com a quantidade de luz solar que cada anel permitiria passar. Eventualmente, usando as propriedades do material do qual a Sonda Langmuir foi feita e o brilho do Sol na vizinhança de Saturno, conseguimos calcular a mudança no número de fotoelétrons para cada anel e calcular a profundidade óptica dos anéis de Saturno.

“Este foi um resultado novo e emocionante! Utilizámos um instrumento que é utilizado principalmente para medições de plasma para medir uma característica planetária, que é uma utilização única da Sonda Langmuir, e os nossos resultados concordaram com estudos que utilizaram imagens de alta resolução para medir a transparência dos anéis.”

Os anéis principais, que se estendem até 140.000 km do planeta, mas têm uma espessura máxima de apenas 1 km, deverão desaparecer da vista da Terra até 2025. Nesse ano, os anéis estarão inclinados de lado para a Terra, tornando-a quase impossível visualizá-los. Eles se inclinarão de volta em direção à Terra durante a próxima fase da órbita de 29 anos de Saturno e continuarão a se tornar mais visíveis e brilhantes até 2032.

O professor Mike Edmunds, presidente da Royal Astronomical Society, acrescentou: "É sempre bom ver um estudante de pós-graduação envolvido no uso da instrumentação de sondas espaciais de uma forma incomum e inventiva. Inovação deste tipo é exatamente o que é necessário na pesquisa astronômica - e uma abordagem que muitos ex-alunos que estão em diversas carreiras estão aplicando para ajudar a resolver os problemas do mundo".

Fonte: lancaster.ac.uk