Met behulp van deze beelden hebben onderzoekers de helderheid en temperatuur van Saturnus’ ringen gemeten.

Onderzoekers gebruikten de Subaru-telescoop om Saturnus in midden-infrarood te fotograferen. De resulterende beelden hebben een zeer hoge resolutie. Sterker nog: ze behoren tot de scherpste beelden die ooit vanaf de aarde van de gasreus zijn gemaakt.

Midden-infrarood versus zichtbaar licht
Toen onderzoeker Hideaki Fujiwara de beelden bekeek, viel hem direct iets op. De ringen zagen er in midden-infrarood heel anders uit dan in zichtbaar licht. Zo was de Cassini scheiding (te vinden tussen de A- en B-ring) samen met de C-ring veel helderder in midden-infrarood dan de B- en A-ring. Dat staat haaks op wat we in zichtbaar licht gewend zijn om te zien: dan zijn de B- en A-ring altijd helderder dan de C-ring en de Cassini scheiding.

Het verschil tussen Saturnus in midden-infrarood en optisch licht. Afbeelding: NAOJ.

De verklaring
Hoe is dat te verklaren? Midden-infrarood onthult de warmtestraling van de deeltjes waaruit de ringen zijn opgebouwd. Op midden-infrarode beelden zijn warmere deeltjes helderder. De nieuwe beelden onthullen dan ook dat de Cassini scheiding en de C-ring warmer zijn dan de B- en A-ring. De onderzoekers denken dat dit komt doordat de deeltjes in de Cassini scheiding en C-ring minder talrijk en donkerder zijn waardoor ze gemakkelijker verhit worden door het licht van de zon.
Wanneer we dezelfde ringen in zichtbaar licht bestuderen, zien we zonlicht gereflecteerd worden door de deeltjes waaruit de ringen bestaan. Dan op dergelijke beelden de B-en A-ring helderder lijken, is logisch. Deze ringen tellen veel meer deeltjes en reflecteren dus veel meer zonlicht.

Ook in midden-infrarood zien de ringen er niet altijd hetzelfde uit. Afbeeldingen: NAOJ.

Verandering
Maar het wordt nog ietsje ingewikkelder. Want de Cassini scheiding en de C-ring zijn in midden-infrarood niet altijd helderder dan de A- en B-ring. Dat bleek toen Fujiwara en collega’s de midden-infrarode beelden die in april 2005 van Saturnus waren gemaakt, vergeleken met beelden die in januari 2008 waren gemaakt.

Hoe is dat te verklaren? Dat heeft weer te maken met de rotatie van Saturnus. De rotatie-as van de planeet staat niet haaks op het omloopvlak, waardoor de hoek waarin het zonlicht op de ringen valt, verandert. Hierdoor verandert door de tijd heen ook de mate waarin ringdeeltjes verhit worden. Daarnaast verandert door de rotatie van de gasreus ook de hoek die onze gezichtslijn vanaf de aarde met de ringen van Saturnus maakt. Hierdoor lijken de ringen op het ene moment ‘gevulder’ dan het andere. Ook dat is weer van invloed op hoe de ringen van Saturnus er in midden-infrarood uitzien.

Omdat de rotatie-as van Saturnus niet haaks op het omloopvlak staat, verandert onze kijk op de gasreus en zijn ringen door de tijd heen. Afbeelding: Pearson Printice Hall, Inc (via University of Oregon).