Компьютерное моделирование дает возможность исследователям понять происхождение колец и ледяных лун Сатурна!

Также новости космоса и астрономии, интересные статьи и фотографии на сайте https://www.astrophoto.by/

Согласно новому исследованию НАСА и его партнеров, кольца Сатурна могли образоваться из обломков двух ледяных лун, которые столкнулись и разбились несколько сотен миллионов лет назад. Мусор, который не попал в кольца, также мог способствовать формированию некоторых современных спутников Сатурна.

“Мы еще многого не знаем о системе Сатурна, включая его спутники, на которых находятся среды, которые могут быть пригодны для жизни”, - сказал Джейкоб Кегеррайс, научный сотрудник Исследовательского центра Эймса НАСА в Силиконовой долине Калифорнии. “Поэтому интересно использовать такие масштабные симуляции, чтобы детально изучить, как они могли эволюционировать”.

Миссия НАСА "Кассини" помогла ученым понять, насколько молоды – с астрономической точки зрения – кольца Сатурна и, возможно, некоторые из его спутников. И это знание открыло новые вопросы о том, как они сформировались.

Чтобы узнать больше, исследовательская группа обратилась в Даремский университет, где находится суперкомпьютерный центр Distributed Research using Advanced Computing (DiRAC) в Соединенном Королевстве. Они смоделировали, как могли выглядеть различные столкновения между лунами-предшественниками. Это моделирование было проведено с разрешением, более чем в 100 раз превышающим предыдущие подобные исследования, с использованием программного кода моделирования SWIFT с открытым исходным кодом и предоставило ученым лучшее представление об истории системы Сатурна.

Сегодня кольца Сатурна расположены близко к планете, в пределах так называемого предела Роша – самой дальней орбиты, где гравитационная сила планеты достаточно велика, чтобы разрушить более крупные каменные или ледяные глыбы, которые приблизятся к ней. Материал, находящийся на более дальних орбитах, может собираться вместе, образуя спутники.

Смоделировав почти 200 различных версий столкновения, команда обнаружила, что широкий спектр сценариев столкновения может привести к рассеиванию нужного количества льда на границе Роша Сатурна, где он может образовать кольца.

И, хотя альтернативные объяснения не смогли показать, почему в кольцах Сатурна почти не было камня – они почти полностью состоят из кусков льда, – этот тип столкновения может это объяснить.

“Этот сценарий естественным образом приводит к образованию колец, богатых льдом”, - сказал Винсент Эйк, адъюнкт-профессор кафедры физики Института вычислительной космологии Даремского университета и соавтор статьи. “Когда ледяные луны-прародители сталкиваются друг с другом, породы в ядрах сталкивающихся тел рассеиваются менее широко, чем покрывающий их лед”.

Ледяные и скалистые обломки также могли попасть на другие спутники системы, потенциально вызвав каскад столкновений. Такой эффект умножения мог разрушить любые другие спутники-предшественники за пределами колец, из которых могли сформироваться сегодняшние спутники.

Но что могло привести эти события в движение, в первую очередь? Два бывших спутника Сатурна могли столкнуться из-за обычно незначительных эффектов “суммирования” гравитации Солнца, которые дестабилизировали их орбиты вокруг планеты. При правильной конфигурации орбит дополнительное притяжение от Солнца может вызвать эффект снежного кома – “резонанс”, который удлиняет и наклоняет обычно круглые и плоские орбиты спутников до тех пор, пока их пути не пересекутся, что приводит к высокоскоростному столкновению.

Спутник Сатурна Рея сегодня вращается сразу за тем местом, где луна столкнулась бы с этим резонансом. Подобно земной Луне, спутники Сатурна со временем удаляются от планеты. Итак, если бы Рея была древней, она бы пересекла резонанс в недавнем прошлом. Однако орбита Реи очень круглая и плоская. Это говорит о том, что он не испытал дестабилизирующего воздействия резонанса и, вместо этого, сформировался совсем недавно.

Новое исследование согласуется с доказательствами того, что кольца Сатурна сформировались недавно, но все еще остаются большие открытые вопросы.

Источник: www.astrophoto.by