Saturnoren eraztunak

Saturnoren eraztunak aipaturiko planeta inguratzen duten eraztun planetarioen sistema bat da, Eguzki-sistema osoko handiena eta konplexuena. Eraztunak planetaren inguruan orbitan dauden partikulez osatuta daude. Ur-izotzez osatuta daude ia erabat, eta material harritsuaren traza-osagaia dute. Partikulen tamaina mikrometroen eta metroen artekoa da. Ez dago adostasunik bere eraketa erraztu zuen mekanismoari buruz: eredu teorikoekin egindako ikerketek Eguzki Sistemaren existentziaren hastapenetan eratu zirela iradokitzen zuten bitartean, Cassiniren datu berrienek formazio data berriagoa iradokitzen dute. 2023ko irailean, Saturnoren eraztunak bi ilargiren arteko talkaren emaitza izan zitezkeela iradokitzen zuten ikerketen berri eman zuten astronomoek, «duela ehunka milioi urte inguru».

Eraztunek islatzen duten argiak Saturnoren itxurazko distira handitzen duen arren, eraztunak ez dira begi hutsez ikusten Lurretik. 1610ean, Galileo Galileik teleskopioarekin egindako lehen behaketen ondoren, Saturnoren eraztunak behatu zituen lehen pertsona izan zen, nahiz eta ezin izan zituen behar bezala ikusi, benetako izaera bereizteko. 1655ean, Christiaan Huygens izan zen Saturno inguratzen duen disko gisa deskribatu zituen lehena. Saturnoren eraztunak hainbat kiribil txikiz osatuta daudela Pierre-Simon Laplacen oinarritzen da, nahiz eta benetako hutsuneak urriak diren, eraztunak dentsitate eta distiran maximo eta minimo lokal zentrokideak dituen eraztun-disko gisa pentsatzea egokiagoa da. 

Eraztunek hutsune ugari dituzte, eta hutsune horietan, partikulen dentsitatea bat-batean jaisten da: bi, hutsune horietan sartuta dauden satelite ezagunek irekitzen dituzte, eta beste asko Saturnoren ilargiekin ezagutzen diren erresonantzia orbital ezegonkortzaileak dituzten lekuetan. Beste hutsune batzuek azalpenik gabe jarraitzen dute. Erresonantzia egonkortzaileek, bestalde, zenbait eraztunen bizitza-luzera eragiten dute, hala nola Titan eraztunarena eta G eraztunarena. Eraztun nagusietatik askoz harago, Febe eraztuna dago, ustez Febetik datorrena eta, beraz, haren mugimendu orbital atzerakoia partekatzen duena. Saturnoren orbitaren planoarekin lerrokatuta dago. Saturnok 27 graduko makurdura axiala du; beraz, eraztun hori 27 graduko angeluan inklinatuta dago Saturnoren ekuatorearen gainetik orbitatzen duten eraztun ikusgarrienekiko.

 Behaketaren historia 
Galileo Galileik ikusi zituen lehen aldiz 1610ean Neurri batean berriki asmatua izan zen teleskopioak ematen zituen irudiak kalitate txarrekoak zirelako garai hartarako, eta beste neurri batean, soilik hilabete batzuk lehenago aurkitu zituelako Jupiterren lau ilargi nagusiak, hasiera batean, ikusi zituen belarri itxurako egitura zirriborrotsu haiek Saturnogandik hurbil zeuden bi ilargi zirela pentsatu zuen. Baina laster aldatu zuen iritziz. "Gehigarri bitxi" haiek ez zuten Saturnorekiko zuten posizioa aldatzen gau batetik hurrengora, eta, gainera, 1612an desagertu egin ziren. Baina gertatu zena 1612an eraztunak bere planoarekin Lurretiko bisualaren arabera orientatuak geratu zirela izan zen, eta hala oso ahulak egin ziren. Gehigarri haien geometriak, astronomoak zur eta lur utzi zituen, Saturnori lotutako kirtenak edo soilik Saturnoren atzealdearen inguruan orbitatzen ari ziren zenbait ilargiz osatuta zeudela proposatzeraino, azken kasu honetan planetaren gainean itzalik egiten ez zutelarik.

Azkenik, 1655ean, Christiaan Huygensek gehigarri horiek materiazko diska mehe eta lau baten adierazle ikusgarria zirela proposatu zuen, planetagandik banandua eta honen ekuatore planoan jarria. Lurrak eta Saturnok Eguzkiaren inguruko euren orbitan zuten posizioen arabera, diskoaren okerdura Lurrarekiko aldatu egingo zen, eta hortik bere itxura lerro mehe batetik elipse zabal bateraino aldatzea. Eraztunen zikloak, Saturnoren orbitak bezala, 30 urte irauten zuen.

Hurrengo bi mendeetan zehar diskoa materiazko jarraikako geruza bat zela suposatu zen. Baina hipotesi honen aurkako lehen eragozpena laster agertuko zen. 1675ean Giovanni Domenico Cassinik diskoa bi eraztun kontzentrikotan banatzen zuen zerrenda ilun bat aurkitu zuen (Cassini banaketa deritzona).

XVIII. mendearen amaieran Pierre Simon Laplacek Saturno planetaren grabitatearen eta diskoaren errotazioaren indar bateratuak materia geruza bakar bat erauzteko nahikoa izango zirela erakutsi zuen. Printzipioz, diskoko edozein partikulak mantentzen du bere distantzia erradiala Saturnotik orekatzen diren bi indar daudelako. Grabitateak partikula barnerantz tiratzen du: indar zentrifugoak, berriz, kanporantz. Indar zentrifugoa errotazio abiaduratik dator, eta hortik diskoak biraka egon behar izatea. Baina, hori bai, errotazio zurrunean ari den disko baten kasuan aipaturiko indarrak soilik distantzia erradial mugatu bateraino orekatzen dira. Horregatik, Laplacek Saturnoren eraztunak eraztun mehe askoz osatuta zeudela proposatu zuen, horietako bakoitza bere zabalera erradialean zehar agertuko zen indar desoreka arina jasateko bezain mehea.

Eraztunen egungo ikuspegiranzko azken pausua 1857an eman zen, James Clerk Maxwellek Cambridgeko Unibertsitateko Adams Saria Saturnoren eraztun mehe horiek benetan orbita independenteak zituzten gorputz txiki ugariz osatuta zeudela matematikoki frogatzeagatik irabazi zuenean. Hipotesi honen froga esperimentala 1895ean iritsi zen, James E. Keeler eta William W. Campbell astronomo estatubatuarrek eraztunetako partikulen abiadura euren Doppler efektuaren bidez ebatzi zutenean, hau da, partikulek Lurrera islatzen duten Eguzkiaren argiaren espektro lerroen uhin luzeraren aldaketa. Eraztunek Saturnoren inguruan planetaren atmosferaren abiadura ezberdinean biratzen zutela aurkitu zuten. Gainera, eraztunen barnealdeak kanpoaldeak baino azkarrago biratzen zuten, orbita independentean zeuden partikulentzako fisikaren legeek adierazten zuten bezala.

 Eraztunen ezaugarriak 
Saturnoren eraztun sistemako gorputz nagusian A eta B eraztun distiratsuak daude, opakotasun oso urrikoak. Bien artean 5.000 kilometroko zerrenda bat dago: Cassini banaketa, erlatiboki gardena den tokia, baina erabat hutsik ez dagoena. Saturnoren sistemako gorputz nagusian C eraztuna ere badago, hain distiratsua ez dena, eta are opakotasun gutxiagokoa, B eraztunaren barnealdeko ertzean dagoena. Cassiniren banaketaren pareko opakotasuna du. Are ahulagoa den D eraztuna C eraztunaren barnean dago. Voyager zundak Saturnotik gertu igaro aurretik jada Lurretik ikus zitezkeen A, B, C eta D eraztunen egitura eraketa ezagutzen zen, baita Cassini eta Encke banaketak ere. Guztiak batean hartuta, Saturnoren eraztun nagusiek (A, B eta C) 275.000 kilometroko zabalera dute, Lurra eta Ilargia banatzen dituen distantziaren hiru laurdenak gutxi gora-behera. A eraztuna bi zatitan banatuta dago Encke banaketaren bidez.

Voyager eta Cassini-Huygens zundek eraztunei hartutako erresoluzio handiko argazkiek berritasun asko erakutsi zituzten:

 Hiru eraztun oso ahul, E, F eta G, A eraztunaren kanpoaldean daudenak. 2006ko irailean F eta G eraztunen artean beste eraztun bat aurkitu zuen.

 Distira eta opakotasun ezberdineko eraztun guneak agertu ziren, gramofono bateko diskoaren ildoak bezalakoak.

 Gainera, zirkulu formarekiko desbideraketak aurkitu ziren.

 F eraztunean okerdurak, kiribildurak eta korapiloak agertzen dira.

 A eraztunak distira uniformea du B eraztunarekin alderatuz, bere distantzia erradialetan zehar aldaketak dituena.

 A eraztunaren kanpoaldean "mikroilargiz" osatutako gerriko oso bat dago, hauen tamaina kamioi txiki baten tamainatik hasi eta estadio bateneraino doazelarik.

 B eraztunean erradialki orientatutako ziri formako perturbazio batzuk zeuden.

 Ilargien erresonantziak eragindako zerrenda taldeak

 Artzain-ilargiak eraztunetan tarteak eratuz edo ertzak finkatuz.

Encke banaketatik kanpora dagoen eraztun zatiak zerrenda talde ahul bat du. Zerrenda horiek hertsiago daude Prometeo ilargiaren orbitarantz, Voyager 1 zundak hartutako irudietan aurkit zena. Uste denez, zerrenda horiek eraztunean ilargiaren grabitate efektuaren ondorio diren erresonantziak eratzen ditu. A eraztunaren ertza Atlas artzain-ilargiak mantentzen du.
Gainera, Prometeo eta Pandora ilargiak 80 kilometroko zabalera duen F eraztunaren barne eta kanpo artzain-ilargiak dira hurrenez hurren.

Saturnoren eraztunetan dauden zulo gehienak artzain-ilargien presentziak eratzen ditu. Mimas adibidez, horietatik handiena den Cassini banaketa eratzen duena da.

Alderatuz, Saturnoren eraztunen sendoera ia hutsala da. Bere hedadura bertikalaren goi muga kilometro bat inguruan estimatu da. Bere zabalerarekin alderatuta, eraztunak bizarra kentzeko orri bat baino meheagoak dira.

 Eraztunen konposaketa 
Eraztunek uhin luzera ezberdineko argia xurgatu edo islatzeko duten gaitasunak Saturnoren eraztunak osatzen dituzten partikulen konposaketari buruzko informazioa ebaztea ahalbidetzen du. Adibidez, A, B eta C eraztunak Eguzkiaren argiaren islatzaile txarrak dira infragorritik hurbileko uhin luzera batzuetarako. Izotzaren ezaugarri bat denez, izotza eraztun horiek osatzen dituzten partikulen osagai nagusietako bat dela suposa daiteke. Baina kolore zuriko izotza da, espektro ikusgarriko uhin luzera guztiak antzera islatzen dituela esan nahi duena. Aldiz, A, B eta C eraztunetako partikulek gutxiago islatzen dute argi urdina gorria baino. Beharbada substantzia gehigarriren bat dago kopuru txikian; hautsa agian, burdin oxidoa duena kolore gorriaren iturri bezala. Kolore gorriaren erantzule eguzkiaren erradiazio ultramoreak eragindako konposatu batzuk direla dioen hipotesia ere proposatu da.

1973an Saturnoren eraztunak radar uhinekin esploratu ziren (zentimetroetako uhin luzeradunak), uhin hauen isla Kaliforniako Goldstone hiriko Espazio Sakoneko Sareko 64 metroko antenarekin detektatu zutelarik. A eta B eraztunen islakortasun handiak bi eraztun horietako partikula gehienak gutxienez radarraren uhin luzeraren antzeko tamainakoak zirela esan nahi zuen, hau da, zentimetroetakoak. Partikulak radarraren uhin luzera baino txikiagoak izan balira honen uhinenganako gardenak izango ziren. Askoz handiagoak izan balira, erradiazio termikoaren igortzea nabarituko zen. Aipaturiko erradiazioaren maila txikiak bere tamaina gehienez ere metro gutxi batzuetara mugatzen du.

 Erreferentziak 

 Kanpo estekak