Cassini riprende l'illusione ottica delle onde sull'anello di Saturno

Cassini ci ha regalato un nuovo scatto sensazionale delle onde di densità presenti sull'anello B di Saturno, in risonanza con Giano ed Epimeteo.

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Tra le immagini più suggestive che vi abbiamo mostrato in queste settimane c'è una foto particolare dell'anello B di Saturno, scelta tra le tante immagini scattate da Cassini, che solo ora è stata diffusa da dalla NASA con la relativa analisi dello scatto fatta dalla comunità scientifica. L'immagine è del 4 giugno, catturata dalla narrow-angle camera della sonda ad una distanza dagli oggetti di circa 76.000 chilometri, con un angolo di 90 gradi tra il sole, l'anello e la sonda stessa. Il protagonista dell'immagine è l'anello B di Saturno, il terzo più vicino al pianeta dopo gli anelli D e C: inizialmente si pensò di nominare gli anelli dal più esterno al più interno secondo le lettere A, B, C e D, ma in seguito ne vennero scoperti altri ancora più esterni e ad oggi la situazione delle lettere è leggermente confusionaria ma comunque non troppo complessa, riassunta nella figura qui di seguito.

In particolar modo dovete tenere bene a mente durante la lettura di questo articolo dove si trova l'orbita di Giano ed Epimeteo (Janus e Epimetheus), l'anello A poco più interno e l'anello B ancora più vicino a Saturno, seguito dagli anelli C e D. Gli anelli più esterni sono F, G ed infine l'anello E, che come è chiaro dalla prossima immagine in scala si trova ad una distanza molto più grande degli altri.


I più curiosi potranno divertirsi a cercare la posizione del satellite Encelado (Enceladus), uno dei più importanti per la NASA per via dell'oceano che sarebbe nascosto sotto la sua crosta ghiacciata di cui vi abbiamo parlato nel nostro speciale dedicato. L'immenso Titano è invece ad una distanza dal pianeta tale da non essere visibile nell'immagine qui sopra, mentre è indicato con un puntino in lontananza nella prima foto.

Le onde di densità nell'anello B di Saturno

L'anello B si mostra in tutto il suo splendore nella foto che segue nel suo andamento ondulare rappresentato dalle polveri e dai detriti ghiacciati che si dispongono in modo da addensarsi su linee precise, nei punti più chiari. L'onda di densità si genera ad una distanza da Saturno di circa 96.000 chilometri e si propaga radialmente verso l'esterno seguendo l'andamento dell'orbita dell'anello.

Nell'immagine dovete immaginare che la propagazione parte in basso a destra arrivando in alto a sinistra. Il fenomeno è evidente ed anche singolare, visto che non si verifica in modo così chiaro nell'anello A più esterno. Gli scienziati infatti non hanno ancora trovato il motivo per cui l'andamento ondulare non ha uno smorzamento accentuato nell'anello B e risulta visibile anche in lontananza. La causa di queste onde di densità è la risonanza orbitale dell'anello B con il satellite Giano. Il fatto che l'anello B e Giano siano in risonanza orbitale implica che le loro orbite attorno a Saturno abbiano una stretta dipendenza: in questo caso specifico le particelle dell'anello dove inizia la risonanza (in basso a destra nella foto qui sopra) compiono due giri attorno al pianeta ogni volta che Giano ne compie uno.

Un'effetto davvero singolare che provoca l'immagine delle onde di densità dell'anello B è la sensazione che siano inclinate rispetto alla telecamera di Cassini, ovvero che il punto in alto a sinistra della foto sia più lontano dalla sonda rispetto al punto in basso a destra. Invece entrambi i punti sono equidistanti dall'osservatore, l'illusione ottica si spiega con l'accorciamento della lunghezza d'onda mentre questa viaggia, ovvero gli addensamenti di materiale sono sempre più vicini man mano che ci si allontana dalla risonanza tra l'anello B e Giano. Abbastanza difficile da immaginare guardando la foto, ma di fatto è così.

Giano ed Epimeteo compiono una danza unica in tutto il sistema solare

L'onda generata dalla risonanza dell'anello B con Giano è singolare anche per via della strana orbita del satellite, che è molto vicina a quella di Epimeteo: ogni 4 anni le due lune si scambiano le traiettorie che seguono quando uno dei due si avvicina all'altro ed ogni volta che avviene questo scambio si genera una nuova onda di densità che investe l'anello B. La risonanza fra questi oggetti è leggibile nelle creste delle onde, ovvero negli addensamenti di materiali nell'anello: la distanza tra due creste (bianche) viene compiuta da 4 anni di propagazione dell'onda dalla risonanza verso l'esterno.

Questo significa che se contate tutte le creste partendo dal punto in basso a destra della foto andando a salire in alto sinistra ritrovate tutti gli anni della storia orbitale di Giano ed Epimeteo. Secondo questa interpretazione è possibile individuare la parte dell'onda generata da Giano quando le due sonde Voyager sono passate in prossimità dell'anello B di Saturno negli anni 1980 e 1981.

Dopo queste osservazioni si scoprì per la prima volta che Giano ed Epimeteo sono due satelliti distinti, mentre nel 1966 si credeva che fossero una singola luna orbitante attorno al pianeta degli anelli a causa dell'orbita condivisa. In realtà le orbite di Giano ed Epimeteo distano di circa 50 km l'una dall'altra così come mostra la figura. Quel che accade è che il satellite più interno ruota più velocemente attorno a Saturno, dunque prima o poi raggiungerà il satellite più esterno e quando questo avviene si scambiano l'orbita esattamente come mostrato nelle immagini. La danza delle due lune è unica in tutto il sistema solare e vi lasciamo un video e delle immagini che mostrano questo singolare incontro ogni 4 anni (2002 e 2006 nel video). Anche Epimeteo genera delle onde simili a Giano, ma la sua massa circa 4 volte minore fa sì che siano impercettibili rispetto a quelle del fratello maggiore. Come dovreste sapere infatti l'attrazione gravitazionale di un corpo cresce all'aumentare della sua massa: ecco spiegato perché è la terra ad attrarci a sé e nessun essere umano ha una massa sufficiente per attrarre a sé la terra.

Questo articolo ha come obiettivo quello di esporre e commemorare tutte le grandi scoperte della sonda Cassini, per mostrare al grande pubblico i raggiungimenti che ha ottenuto da quando è partita per lo spazio. Cassini presto compierà il suo ultimo tuffo nell'atmosfera di Saturno, dove si schianterà definitivamente come vi abbiamo raccontato nel nostro speciale dedicato. Restate sintonizzati su everyeye per il 15 settembre!