Il telescopio spaziale Hubble e la sonda Cassini della NASA hanno unito i loro sforzi per osservare insieme le aurore di Saturno, riprendendo un meraviglioso spettacolo, una coreografia danzante di luci estremamente complessa.
Gli occhi elettronici dei due veicoli spaziali sono stati in grado di osservare le aurore da diversi punti vista: Hubble, infatti, è in orbita circolare intorno alla Terra è può guardare le aurore settentrionali di Saturno in lunghezze d'onda ultraviolette; la sonda Cassini, invece, è in orbita intorno a Saturno e può osservare in infrarosso, visibile ed ultravioletto, sia l'emisfero settentrionale che meridionale, compresa la faccia del pianeta non visibile da Terra.
"Le aurore di Saturno possono essere volubili: si possono vedere i fuochi d'artificio, oppure non vedere nulla", ha detto Jonathan Nichols dell'Università di Leicester, in Inghilterra, che ha guidato il lavoro sulle immagini di Hubble.
Il 2013 ha offerto un periodo eccezionale di osservazione: Hubble e della Cassini si sono concentrati tra il mese di aprile e di maggio.
Lo spettrometro ultravioletto della Cassini (UVIS) ha potuto eseguire osservazioni particolarmente ravvicinate, fornendo i modelli delle deboli emissioni aurorali su scale di poche centinaia di chilometri, legati ai cambiamenti del vento solare di particelle cariche.
"Questo è il nostro risultato migliore della rapida evoluzione delle emissioni aurorali", spiega Wayne Pryor, un co-ricercatore per la Cassini presso il Central Arizona College di Coolidge in Arizona. "Alcuni punti luminosi vanno e vengono da un'immagine all'altra. Altre caratteristiche luminose persistono e ruotano intorno al polo ma ad un ritmo più lento rispetto alla rotazione di Saturno".
Le immagini UVIS, che vengono analizzate anche dal team associato Aikaterini Radioti presso l'Università di Liegi, in Belgio, suggeriscono che alcune tempeste aurorali luminose potrebbero essere prodotte dalla formazione di nuove connessioni tra le linee del campo magnetico.
Il filmato mostra anche una sorta di cerotto luminoso persistente in sincronia con la posizione orbitale della luna di Saturno, Mimas, mentre immagini precedenti avevano suggerito la presenza di un legame elettrico tra Encelado e il pianeta, un flusso di particelle cariche che viaggia dalla luna ghiacciata a Saturno, interagendo con il suo intenso campo magnetico e generando deboli aurore, un po' come accade su Giove.
I nuovi dati forniscono anche indizi sulle atmosfere dei pianeti esterni giganti.
"Gli scienziati si sono chiesti perché le alte atmosfere di Saturno e quelle degli altri giganti gassosi sono riscaldate ben oltre il valore normalmente previsto in base alla loro distanza dal Sole", ha detto Sarah Badman, della squadra VIMS presso l'Università di Lancaster, in Inghilterra. "Esaminando queste lunghe sequenze di foto scattate da strumenti diversi, possiamo scoprire dove l'aurora riscalda l'atmosfera in cui si tuffano le particelle e per quanto tempo si verifica il riscaldamento".
La parte più scenografica della ricerca riguarda sicuramente i colori delle aurore di Saturno, studiati grazie alle riprese nelle lunghezze d'onda del visibile (un'aurora inedita in falsi colori l'avevamo avvistata nelle immagini della Cassini di luglio 2012.).
Mentre le aurore sulla Terra sono verdi in basso e rosse nella parte superiore, le telecamere della Cassini hanno mostrato aurore simili su Saturno, ma rosse in basso e viola in alto.
La differenza di colore si verifica perché le aurore terrestri sono dominate dalle molecole di azoto e ossigeno eccitato, mentre quelle di Saturno sono dominati dalle molecole di idrogeno.
"Mentre ci aspettavamo di vedere un po' di rosso nelle aurora di Saturno, dato che l'idrogeno emette una luce rossa quando si agita, sapevamo anche che potevano esserci variazioni di colore a seconda delle energie delle particelle cariche che bombardano l'atmosfera e della sua densità", ha spiegato Ulyana Dyudina, del team di imaging presso il California Institute of Technology, Pasadena, California.
"Siamo stati entusiasti di conoscere questa visualizzazione variopinta che nessuno aveva mai visto prima".
Credit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
L'immagine mostra un particolare delle aurore, a 1.400 chilometri di quota, del 29 novembre 2010, così come dovrebbero apparire all'occhio umano.
Tuttavia, gli scienziati sperano che la Cassini riesca di nuovo a riprendere il fenomeno:
"Le aurore di Saturno sono alcune una delle caratteristiche più prestigiose del pianeta", ha detto Marcia Burton, scienziato del Jet Propulsion Laboratory della NASA, Pasadena, in California, che sta aiutando a coordinare queste osservazioni. "Muovendoci verso la parte del ciclo solare di 11 anni, in cui il Sole sta aumentando le macchie di plasma, speriamo di risolvere le differenze tra gli effetti dell'attività solare e le dinamiche interne del sistema Saturno".
Ma il lavoro da fare è ancora molto.
Un gruppo di scienziati guidati da Tom Stallard, presso l'Università di Leicester, si è occupato di analizzare i dati complementari rilevati durante la stessa finestra temporale da due telescopi terrestri nelle Hawaii, il WM Keck Observatory e l'Infrared Telescope Facility. I risultati aiuteranno a capire come le particelle vengono ionizzate nell'atmosfera superiore di Saturno.
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