De un comunicado de prensa de JPL:
Un nuevo análisis basado en datos de la nave espacial Cassini de la NASA encuentra un vínculo causal entre misteriosas señales periódicas del campo magnético de Saturno y explosiones de gas ionizado caliente, conocido como plasma, alrededor del planeta.
Los científicos han descubierto que enormes nubes de plasma florecen periódicamente alrededor de Saturno y se mueven alrededor del planeta como una carga de ropa desequilibrada en el ciclo de centrifugado. El movimiento de este plasma caliente produce un "golpe" repetitivo en las mediciones del entorno magnético giratorio de Saturno y ayuda a ilustrar por qué los científicos han tenido dificultades para medir la duración de un día en Saturno.
"Este es un avance que puede señalarnos el origen de las periodicidades misteriosamente cambiantes que nublan el verdadero período de rotación de Saturno", dijo Pontus Brandt, autor principal del artículo y científico del equipo Cassini en la Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins. Laboratorio en Laurel, Maryland. "La gran pregunta ahora es por qué estas explosiones ocurren periódicamente".
Los datos muestran cómo las inyecciones de plasma, las corrientes eléctricas y el campo magnético de Saturno, fenómenos que son invisibles para el ojo humano, son socios en una intrincada coreografía. Las explosiones periódicas de plasma forman islas de presión que giran alrededor de Saturno. Las islas de presión "inflan" el campo magnético.
Se puede ver una nueva animación que muestra el comportamiento vinculado en el sitio web de Cassini.
La visualización muestra cómo el plasma caliente invisible en la magnetosfera de Saturno, la burbuja magnética alrededor del planeta, explota y distorsiona las líneas del campo magnético en respuesta a la presión. La magnetosfera de Saturno no es una burbuja perfecta porque es impulsada por la fuerza del viento solar, que contiene partículas cargadas que salen del sol.
La fuerza del viento solar estira el campo magnético del lado de Saturno que se aleja del sol en una llamada cola magnética. El colapso de la cola magnética parece iniciar un proceso que provoca explosiones de plasma caliente, que a su vez inflan el campo magnético en la magnetosfera interna.
Los científicos aún están investigando qué causa el colapso de la cola magnética de Saturno, pero hay fuertes indicios de que el plasma frío y denso originario de la luna Encelado de Saturno gira con Saturno. Las fuerzas centrífugas estiran el campo magnético hasta que parte de la cola retrocede.
El chasquido vuelve a calentar el plasma alrededor de Saturno y el plasma calentado queda atrapado en el campo magnético. Gira alrededor del planeta en islas a una velocidad de aproximadamente 100 kilómetros por segundo (200,000 mph). De la misma manera que los sistemas de alta y baja presión en la Tierra causan vientos, las altas presiones del espacio causan corrientes eléctricas. Las corrientes causan distorsiones del campo magnético.
Una señal de radio conocida como Radiación Kilométrica de Saturno, que los científicos han utilizado para estimar la duración de un día en Saturno, está íntimamente relacionada con el comportamiento del campo magnético de Saturno. Debido a que Saturno no tiene superficie o punto fijo para registrar su velocidad de rotación, los científicos infirieron la velocidad de rotación al cronometrar los picos en este tipo de emisión de radio, que se supone que aumenta con cada rotación de un planeta. Este método ha funcionado para Júpiter, pero las señales de Saturno han variado. Las mediciones de principios de la década de 1980 tomadas por la nave espacial Voyager de la NASA, los datos obtenidos en 2000 por la misión Ulysses de la ESA / NASA y los datos de Cassini desde aproximadamente 2003 hasta el presente difieren en un grado pequeño pero significativo. Como resultado, los científicos no están seguros de cuánto dura un día de Saturno.
"Lo importante de este nuevo trabajo es que los científicos están comenzando a describir las relaciones causales globales entre algunas de las fuerzas complejas e invisibles que dan forma al entorno de Saturno", dijo Marcia Burton, científica de investigación de campos y partículas de Cassini en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. , Pasadena, California. “Los nuevos resultados aún no nos dan la duración de un día de Saturno, pero sí nos dan pistas importantes para comenzar a resolverlo. La duración del día de Saturno, o la velocidad de rotación de Saturno, es importante para determinar las propiedades fundamentales de Saturno, como la estructura de su interior y la velocidad de sus vientos ".
El plasma es invisible para el ojo humano. Pero la cámara de iones y neutros del instrumento de imagen magnetosférica de Cassini proporciona una vista tridimensional al detectar átomos neutros energéticos emitidos por las nubes de plasma alrededor de Saturno. Los átomos neutros energéticos se forman cuando el gas frío y neutro colisiona con partículas cargadas eléctricamente en una nube de plasma. Las partículas resultantes tienen carga neutra, por lo que pueden escapar de los campos magnéticos y alejarse en el espacio. La emisión de estas partículas a menudo ocurre en los campos magnéticos que rodean a los planetas.
Al unir imágenes obtenidas cada media hora, los científicos produjeron películas de plasma a medida que se desplazaba por el planeta. Los científicos usaron estas imágenes para reconstruir la presión tridimensional producida por las nubes de plasma, y complementaron esos resultados con presiones de plasma derivadas del espectrómetro de plasma Cassini. Una vez que los científicos entendieron la presión y su evolución, pudieron calcular las perturbaciones de campo magnético asociadas a lo largo de la ruta de vuelo de Cassini. La perturbación de campo calculada coincidió perfectamente con los "golpes" de campo magnético observados, confirmando la fuente de las oscilaciones de campo.
"Todos sabemos que se han observado cambios en los períodos de rotación en los púlsares, a millones de años luz de nuestro sistema solar, y ahora encontramos que se observa un fenómeno similar aquí en Saturno", dijo Tom Krimigis, investigador principal del instrumento de imágenes magnetosféricas. , también con sede en el Laboratorio de Física Aplicada y la Academia de Atenas, Grecia. “Con los instrumentos justo en el lugar donde está sucediendo, podemos decir que los flujos de plasma y los sistemas de corriente complejos pueden enmascarar el período de rotación real del cuerpo central. Así es como las observaciones en nuestro sistema solar nos ayudan a comprender lo que se ve en objetos astrofísicos distantes ".
Fuente: JPL
