Utilizando eclipses para calcular a transparência dos anéis de Saturno

Um estudante de doutoramento da Universidade de Lancaster mediu a profundidade ótica dos anéis de Saturno utilizando um novo método baseado na quantidade de luz solar que atingiu a nave espacial Cassini quando esta se encontrava na sombra dos anéis.

A profundidade ótica está relacionada com a transparência de um objeto e mostra a distância que a luz pode percorrer através desse objeto antes de ser absorvida ou dispersa.

A investigação, realizada pela Universidade de Lancaster em colaboração com o Instituto Sueco de Física Espacial, foi publicada na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

A nave espacial Cassini, da NASA/ESA, foi lançada em 1997 e chegou a Saturno em 2004, realizando o mais extenso estudo do planeta e das suas luas até à data. A missão terminou em 2017, quando a Cassini mergulhou na atmosfera saturniana, depois de ter viajado 22 vezes entre o planeta e os seus anéis.

O estudante de doutoramento da Universidade de Lancaster, George Xystouris, sob a supervisão do Dr. Chris Arridge, analisou dados históricos da sonda de Langmuir a bordo da Cassini, um instrumento que mede o plasma frio, ou seja, iões e eletrões de baixa energia, na magnetosfera de Saturno.

Para o seu estudo, concentraram-se nos eclipses solares da nave espacial: períodos em que a Cassini estava na sombra de Saturno ou dos anéis principais. Durante cada eclipse, a sonda de Langmuir registou alterações dramáticas nos dados.

George disse: “Como a sonda é metálica, sempre que está iluminada pelo Sol, a luz solar pode fornecer energia suficiente à sonda para libertar eletrões. Este é o efeito fotoelétrico e os eletrões libertados são os chamados ‘fotoeletrões’. Mas podem criar problemas, pois têm as mesmas propriedades que os eletrões do plasma frio que rodeia Saturno e não há uma forma fácil de separar os dois.”

“Concentrando-nos nas variações dos dados, apercebemo-nos de que estavam relacionados com a quantidade de luz solar que cada anel deixava passar. Eventualmente, utilizando as propriedades do material de que era feita a sonda de Langmuir e o brilho do Sol na vizinhança de Saturno, conseguimos calcular a variação do número de fotoeletrões para cada anel e calcular a profundidade ótica dos anéis de Saturno.

“Este foi um resultado novo e excitante! Recorremos a um instrumento que é principalmente utilizado para medições de plasma para medir uma caraterística planetária, o que é uma utilização única da sonda de Langmuir, e os nossos resultados estão de acordo 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 em 2025. Nesse ano, os anéis estarão inclinados na direção da Terra, tornando quase impossível a sua visualização. Durante a fase seguinte da órbita de 29 anos de Saturno, os anéis voltarão a inclinar-se na direção da Terra e continuarão a tornar-se mais visíveis e mais brilhantes até 2032.

O Professor Mike Edmunds, Presidente da Real Sociedade Astronómica, acrescentou: “É sempre bom ver um estudante envolvido na utilização de instrumentos de sondas espaciais de uma forma invulgar e inventiva. Este tipo de inovação é precisamente o que é necessário na investigação astronómica – e uma abordagem que muitos antigos alunos, que estão numa variedade de carreiras, estão a aplicar para ajudar a resolver os problemas do mundo”.

// Universidade de Lancaster (comunicado de imprensa)
// Real Sociedade Astronómica (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)

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Chris Mihos, Case Western Reserve University
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The Nine Planets
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Sonda Cassini:
NASA
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Sonda de Langmuir (ESA)