Nhìn thấy cấu trúc cánh quạt khổng lồ quanh vòng tròn sao Thổ

Tàu thăm dò Cassini của NASA đã phát hiện ra những cấu trúc đặc biệt này bên trong một số vòng tròn Sao Thổ, ghi dấu lần đầu các nhà khoa học đã lần được dấu vết các quỹ đạo của những vật thể riêng lẻ từ bên trong một đĩa bụi giống với đĩa bụi đã tạo nên hệ thống vòng tròn phức tạp của Sao Thổ.

Những bức ảnh về các cấu trúc cánh quạt do tàu Cassini chụp cho thấy đó là những cấu trúc khổng lồ dài hàng ngàn km. Nếu hiểu được cách tạo ra chúng, các nhà thiên văn học hi vọng cũng có thể lý giải được các đĩa bụi quanh các ngôi sao khác.

Những hình cánh quạt trên Sao Thổ

Trước đây, tàu Cassini đã nhìn thấy những cấu trúc cánh quạt kép trên Sao Thổ, nhưng ở kích thước nhỏ hơn. Lần đầu tiên những cấu trúc này được phát hiện là vào năm 2006 ở vùng mà ngày nay được gọi là "đai cánh quạt", tọa lạc ở vùng giữa của vòng tròn dày đặc ngoài cùng của Sao Thổ, vòng tròn A.

Những hình cánh quạt này thực sự là những kẽ hở trong vật chất của vòng tròn được tạo ra bởi một lớp mới các vật thể, được gọi là những mặt trăng nhỏ (tiểu nguyệt), có kích thước nhỏ hơn so với các mặt trăng được biết đến nhưng lớn hơn nhiều so với các vật thể tạo nên các vòng tròn của Sao Thổ. Theo các nhà khoa học Cassini, ước tính rằng, những tiểu nguyệt này có thể có số lượng lên đến hàng triệu.

Những tiểu nguyệt này ngay lập tức dọn sạch không gian quanh chúng để phát ra những hình ảnh giống như cánh quạt, nhưng không đủ lớn để quét sạch toàn bộ quỹ đạo của chúng quanh Sao Thổ.

Nhưng trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã tiếp cận một đám đông các mặt trăng lớn hơn và loãng hơn ở một vùng tách rời của vòng tròn A, xa hơn phía ngoài Sao Thổ. Những mặt trăng lớn hơn này tạo ra những cánh quạt có kích thước lớn gấp hàng trăm lần so với những cánh quạt được mô tả trước đây và những vật thể này đã được theo dõi từ 4 năm nay.

Nghiên cứu này do nhóm các nhà khoa học ghi hình của Cassini phối hợp với Matthew Tiscareno thuộc Đại học Cornell, Mỹ thực hiện.

Cánh quạt đặc trưng cho những mặt trăng lớn hơn trên dài tới hàng nghìn km và rộng khoảng vài km. Những mặt trăng được gắn trong các vòng tròn Sao Thổ xuất hiện để "đá văng" vật chất của vòng tròn lên độ cao khoảng 500m phía trên và bên dưới mặt phẳng của vòng tròn.

Điều này tuyệt vời hơn nhiều so với độ dày đặc thù của vòng tròn là khoảng hơn 9m, các nhà khoa học nói.

Những mặt trăng Sao Thổ giấu mình

Dẫu rằng tàu Cassini chưa nhìn thấy được những mặt trăng nằm giữa khối vật chất vòng tròn xoáy bao quanh chúng nhưng các nhà khoa học ước tính rằng những mặt trăng này có đường kính khoảng 500m, dựa trên kích thước của các hình cánh quạt.

Theo nghiên cứu, Matthew Tiscareno và các đồng nghiệp của ông ước tính rằng, có hàng chục những hình cánh quạt khổng lồ như vậy. Trên thực tế, 11 hình cánh quạt trong số này đã được chụp ảnh nhiều lần từ giữa năm 2005 đến 2009.

Một trong số những hình cánh quạt trên được gọi tên là Bleriot và đã được ghi hình trong hơn 100 bức ảnh riêng lẻ của Cassini và một thiết bị theo dõi quang phổ tia cực tím trong giai đoạn trên.

Sau 4 năm quan sát, các nhà nghiên cứu đã nhận thấy có sự thay đổi trong quỹ đạo của những hình cánh quạt khổng lồ khi chúng dạo quanh Sao Thổ, nhưng nguyên nhân của sự xáo trộn này thì chưa được làm sáng tỏ.

Theo các nhà khoa học, sự dịch chuyển quỹ đạo này có thể gây ra bởi sự va chạm với các vòng tròn nhỏ hơn hoặc có thể là do tác dụng của trọng lực. Hướng quỹ đạo của những tiểu nguyệt cũng có thể bị thay đổi do lực hấp dẫn từ những mặt trăng lớn ở phía ngoài các vòng tròn Sao Thổ.

"Các hình cánh quạt đã mang lại cho chúng ta sự hiểu biết không ngờ về những vật thể lớn hơn trong các vòng tròn. Trong 7 năm tới, Cassini sẽ có cơ hội chứng kiến sự tiến hóa của những vật thể này và sẽ phát hiện ra tại sao quỹ đạo của chúng thay đổi", Linda Spilker, nhà khoa học thuộc dự án Cassini cho biết.

NASA đã phóng tàu thăm dò Cassini vào năm 1997 và nó đã tới Sao Thổ vào năm 2004, nơi nó thả tàu thăm dò Huygens của châu Âu vào bề mặt đầy mây của Titan, mặt trăng lớn nhất của Sao Thổ. Cassini đã được dự định cho "nghỉ hưu" vào tháng 9 năm nay, nhưng rồi lại được kéo dài cuộc sống tới tận năm 2017.