Ученые приблизились к раскрытию тайны колец Сатурна — Naked Science
29.01.2018
Сколтех

Ученые приблизились к раскрытию тайны колец Сатурна

Астрофизики работают с математической моделью, описывающей процессы агрегации и фрагментации частиц в кольцах Сатурна. Полученные результаты помогут пролить свет на загадочное явление периодических сгустков во внешнем кольце Сатурна.

Сатурн
Сатурн / ©galspace.spb.ru

В международную группу исследователей вошли также ученые из Сколтеха.

В экваториальной плоскости Сатурна расположено несколько образований из пыли и льда, которые назвали кольцами Сатурна. Впервые их смог увидеть Галилео Галилей еще в 1610 году, однако посчитал их частью самой планеты. По-настоящему рассмотреть, изучить и понять природу этих колец получилось лишь в XX веке, в эру исследования космоса. Однако многие аспекты образования колец планеты и процессов, происходящих внутри них, до сих пор являются загадкой для ученых.

Большинство наблюдаемых человеком объектов Солнечной системы остается неизменным на протяжении миллионов лет, но кольца Сатурна демонстрируют крайнюю нестабильность, особенно одно из внешних, названное F-кольцом. Если изменения в других кольцах удается зафиксировать раз в десятилетия, то F-кольцо может меняться в течение нескольких часов.

Время от времени летательные аппараты фиксируют в нем сгустки материи, которые потом исчезают. Хотя точные причины такого неуравновешенного поведения частиц, входящих в состав колец, пока не изучены, уже известно, что в этом участвуют процессы агрегации и фрагментации.

Процессы агрегации (слияния) и фрагментации (распада) частиц лежат в основе многих явлений, встречающихся в микро- и макромире. В планетарных кольцах, таких как кольца Сатурна, эти процессы происходят в особо крупных масштабах, и баланс между фрагментацией и агрегацией должен постоянно поддерживаться.

Ученые из Сколтеха, МГУ, Института вычислительной математики РАН, университетов Лестера (Великобритания) и Бостона (США) объединили свои усилия в изучении особенностей F-кольца при помощи математической модели, которая ранее применялась для анализа структуры стабильных участков колец Сатурна. Команда ученых продемонстрировала возможность существования периодических колебательных режимов для замкнутой математической модели процессов слияния и дробления частиц в кольцах Сатурна.

Выводы исследователей соответствуют закону сохранения массы, из которого следует, что масса вещества, вступившего в реакцию, равна массе вещества, полученного в конце реакции. Данные результаты позволяют по-новому взглянуть на механизмы формирования колец и продемонстрировать, что к образованию сгустков приводят колебательные процессы.

Результаты данной работы опубликованы в авторитетном международной журнале Physical Review Letters.

«Мы работали три долгих года, прежде чем решились представить полученные результаты в редакцию журнала, нам потребовалось много времени для преодоления собственных же сомнений и последовательной проверки результатов. Мы наблюдаем неугасающие колебательные решения уравнений моделей агрегации и фрагментации, разработанной для описания распределения частиц по размерам в кольцах Сатурна.

Более того, мы видим, что данные решения ведут к устойчивым строго периодическим колебаниям вместо стабильных равновесных распределений, что само по себе уже является  интересным фактом для математической модели, удовлетворяющей закону сохранения массы Так как основные представленные результаты базируются на результатах численных экспериментов, мы надеемся привлечь внимание “чистых математиков” для более строгого теоретического анализа наблюдаемого нами факта», — рассказывает первый автор исследования, научный сотрудник Сколтеха Сергей Матвеев.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Вчера, 20:38
Илья Ведмеденко

Российские судостроители спустили на воду головное скоростное пассажирское судно на подводных крыльях «Метеор 120Р». Предполагается, что оно ни в чем не уступает зарубежным аналогам.

Позавчера, 14:34
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

Вчера, 22:12
Мария Азарова

Как показал эксперимент, простая пищевая добавка флаванолов какао помогает людям среднего возраста легче переносить физические упражнения средней интенсивности и повысить их уровень активности.

1 августа
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

Позавчера, 14:34
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

1 августа
Александр Березин

СМИ всего мира принялись рассказывать, что новые штаммы возникли из-за ослабления ограничений, снятия масок, а то и под воздействием вакцин. Якобы те оказали эволюционное давление, заставляющее вирус обходить вакцинную защиту. Увы, реальная биология указывает на совсем иную — и более устрашающую — картину. Разбираемся в деталях.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: