تكشف رؤية هابل الحادة عن ظاهرة الأشعة الحلقية

يأخذ الغبار المتصاعد رحلة دائرية حول عالم الحلقات العملاق

لكن زحلتمت ملاحظة السمات غير العادية لمقبض الكأس لأول مرة بواسطة غاليليو في عام 1610، وقد مرت 45 عامًا أخرى قبل أن يصفها كريستيان هويجنز على أنها قرص يحيط بكوكب زحل. وفي وقت لاحق، لم تتمكن التلسكوبات الأرضية من التمييز إلا بين أربع حلقات متحدة المركز، سُميت A وB وC وD. ولم يتم ذلك حتى الثمانينيات من القرن العشرين. ناسايطير مسبارا فوييجر التابعان لكوكب زحل بالقرب من زحل لتصوير آلاف الحلقات متحدة المركز. وكانت المفاجأة الأكبر لعلماء فوييجر هي الأنماط الشبيهة بالأشعة الشعاعية الداكنة في مستوى الحلقة التي جاءت وذهبت أثناء دورانهم حول زحل.

على مدى العقود الثلاثة الماضية، تلسكوب هابل الفضائي التقطت من حيث توقف المسافرون. إن رؤية هابل فائقة الدقة هي ثاني أفضل شيء لوجودك هناك. يتتبع هابل الشعاع الدائري “دوامة المرح” كل عام. ويُعتقد أن الأشعة الداكنة هي عبارة عن جزيئات غبار ترتفع كهروستاتيكيًا فوق مستوى الحلقة. ويبدو أنها تتغير كثيرًا مع مواسم زحل التي تمتد لسبع سنوات. ويمكن ربط ذلك بالتغيرات في المجال المغناطيسي لزحل عندما تضربه الرياح الشمسية.

هذه نسخة مشروحة من الصورة أعلاه. حقوق الصورة: ناسا، وكالة الفضاء الأوروبية، STScI، إيمي سيمون (NASA-GSFC)

يراقب تلسكوب هابل الفضائي “موسم الأشعة” على زحل

تم التقاط هذه الصورة لزحل بواسطة تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا في 22 أكتوبر 2023، عندما كان الكوكب الحلقي على بعد حوالي 850 مليون كيلومتر من الأرض. تكشف رؤية هابل فائقة الدقة عن ظاهرة تسمى الأشعة الحلقية.

أشعة زحل هي عناصر عابرة تدور مع الحلقات. يستمر مظهرها الشبحي لدورتين أو ثلاث دورات فقط حول زحل. خلال فترات النشاط، تتم إضافة الأشعة المتكونة حديثًا إلى النموذج باستمرار.

في عام 1981، قامت مركبة فوييجر 2 التابعة لناسا بتصوير أشعة الحلقة لأول مرة. من وكالة ناسا كاسيني وشاهدت المركبة المدارية أيضًا الأشعة خلال مهمتها التي استمرت 13 عامًا وانتهت في عام 2017.

يواصل هابل مراقبة زحل كل عام حيث تأتي الأشعة وتذهب. تم التقاط هذه الدورة بواسطة برنامج Hubble's Outer Planets Atmospheres Legacy (OPAL)، الذي تم إطلاقه منذ ما يقرب من عقد من الزمن لمراقبة تغيرات الطقس على الكواكب الخارجية الأربعة العملاقة للغاز كل عام.

تُظهر صور هابل الحادة أن تكرار ظهور الأشعة هو موسمي، حيث يظهر لأول مرة في بيانات أوبال في عام 2021، ولكن فقط على الجانب الصباحي (الأيسر) من الحلقات. تُظهر المراقبة طويلة المدى أن عدد الأشعة وتباينها يختلف باختلاف مواسم زحل. زحل مائل على محوره مثل الأرض، وله مواسم تستمر حوالي سبع سنوات.

قالت إيمي سيمون، العالمة الرئيسية في برنامج أوبال، من مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند: “إننا نتجه نحو الاعتدال الزحل، حيث نتوقع أقصى نشاط للأشعة، مع ظهور ترددات أعلى وأشعة أكثر قتامة خلال السنوات القليلة المقبلة”. .

وفي هذا العام، تظهر هذه الهياكل سريعة الزوال في وقت واحد على جانبي الكوكب أثناء دورانها حول العالم العملاق. وعلى الرغم من أنها تبدو صغيرة مقارنة بكوكب زحل، إلا أن طولها وعرضها يمكن أن يمتد لفترة أطول من قطر الأرض!

وقال سايمون: “النظرية الرئيسية هي أن الأشعة مرتبطة بالمجال المغناطيسي القوي لزحل، مع نوع من التفاعل الشمسي مع المجال المغناطيسي مما يمنحك الأشعة”. عندما يقترب زحل من نقطة الاعتدال، يكون الكوكب وحلقاته أقل ميلاً بالنسبة للشمس. في هذا التكوين، يمكن للرياح الشمسية أن تضرب المجال المغناطيسي الهائل لزحل بقوة أكبر، مما يعزز تكوين الأشعة.

ويعتقد علماء الكواكب أن القوى الكهروستاتيكية المتولدة عن هذا التفاعل ترفع الغبار أو الجليد فوق الحلقة لتشكل الأشعة، على الرغم من أنه بعد عدة عقود لا توجد نظرية تتنبأ بالأشعة بشكل كامل. استمرار ملاحظات هابل يمكن أن يساعد في نهاية المطاف في حل اللغز.

تلسكوب هابل الفضائي هو مشروع تعاون دولي بين ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية. ويدير مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ميريلاند التلسكوب. يجري معهد علوم التلسكوب الفضائي (STScI) في بالتيمور بولاية ماريلاند عمليات علمية على هابل وويب. يتم تشغيل STScI لصالح وكالة ناسا من قبل رابطة جامعات الأبحاث الفلكية، واشنطن العاصمة.