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Ringplanet Saturn: Saturns B-Ring ist leichter als gedacht

Trotz seiner Lichtundurchlässigkeit enthält der B-Ring des Saturn nur recht wenig Masse, wie Messungen mit der Raumsonde Cassini ergaben. Die Forscher untersuchten dafür Dichtewellen, die sich spiralförmig im B-Ring ausbreiten.
Der Ringplanet Saturn (Cassini-Aufnahme)Laden...

Das Ringsystem des Saturn ist einzigartig in unserem Sonnensystem, auch wenn alle vier Gasplaneten von Ringen umgeben sind. Obwohl sie sich weit um den Planeten ausdehnen, sind sie jedoch sehr dünn und enthalten absolut gesehen nur wenig Masse. Die Forscher Matthew Hedman und Phil Nicholson von der University of Idaho und der Cornell University in New York machten sich nun daran, erstmals die Masse des dichtesten Saturnrings, des B-Rings, zu bestimmen. Im reflektierten Licht leuchtet er am hellsten und erscheint auf seiner unbeleuchteten Rückseite praktisch schwarz, er ist also weitgehend opak. Daher vermuteten die Planetenforscher, dass der B-Ring die größte Materiedichte aller Saturnringe aufweisen müsse.

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Blick auf die unbeleuchtete Seite der Saturnringe | Blickt man auf die unbeleuchtete Seite der Saturnringe, so erscheint ein großer Teil des B-Rings annähernd schwarz, weil er nur wenig Licht hindurchlässt. Die weniger dichten Ringe erscheinen dagegen in unterschiedlich intensiven Grautönen: Sie lassen wesentlich mehr Licht durch. Das Bild nahm die Raumsonde Cassini im August 2012 aus einer Entfernung von 2,4 Millionen Kilometern auf, das entspricht etwa dem sechsfachen Abstand Erde–Mond.

Für ihre Untersuchungen verwendeten die beiden Forscher zahlreiche Messungen von Sternbedeckungen mit dem abbildenden Infrarotspektrometer VIMS an Bord der Saturnsonde Cassini. Dabei wurde die Helligkeit eines Hintergrundsterns bestimmt, als sich aus Sicht von Cassini die Ringe vor ihn schoben. Die dabei entstehenden Lichtkurven (in ihnen wird die Sternhelligkeit gegen die Zeit aufgetragen) erlauben es, die Materiedichte der Ringe zu ermitteln. Dabei stießen die Forscher auf Dichtewellen, die sich spiralförmig im B-Ring ausbreiten. Sie gehen vor allem auf Bahnstörungen zurück, die durch die Schwerkrafteinflüsse der Monde Janus, Mimas, Enceladus und Pandora erzeugt werden. Diese Monde befinden sich in Resonanz mit den Partikeln des B-Rings und lenken sie mit ihren Schwerefeldern ab. Dabei entstehen Dichtewellen, die sich dann im B-Ring spiralförmig ausbreiten. Ihre Strukturen sind dabei direkt von der Masse des Ringabschnitts abhängig, in dem sie sich befinden.

Aus ihren Messungen leiten Hedman und Nicholson ab, dass der B-Ring kaum mehr Masse enthält als der Rest des Ringsystems, obwohl er optisch so dicht erscheint. Er lässt nur etwa ein Zehntel des Lichts hindurch, das den äußeren A-Ring durchdringt, dürfte aber nur etwa das Zwei- bis Dreifache der Masse des A-Rings aufweisen. Dies entspricht ungefähr einem bis zwei Dritteln der Masse des etwa 400 Kilometer großen Saturnmonds Mimas. Warum der B-Ring aber optisch so dicht ist, ist unbekannt und könnte auf die Eigenschaften der Ringpartikel selbst zurückgehen. In der Endphase der Mission im Herbst 2017 wird die Raumsonde Cassini sehr dicht an Saturn herankommen, so dass sich seine Masse ohne Beeinflussung durch das Ringsystem exakt bestimmen lässt. Aus den Messungen der Gesamtmasse von Planet und Ringsystem, die in den letzten Jahren durchgeführt wurden, lässt sich dann die Masse der Ringe durch Abzug der neu bestimmten Planetenmasse sehr genau errechnen.

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