Pierścienie Urana zaskakująco jasne na obrazach „upalnych”

Oto złożony obraz termiczny, pokazujący zarówno atmosferę Urana, jak i pierścienie. Obserwacje te oznaczały pierwszy pomiar „ciepła” pierścieni, które w rzeczywistości są wyjątkowo zimne. Zdjęcie za pośrednictwem UC Berkeley / Edward Molter / Imke de Pater.

Saturn jest oczywiście znany ze swoich majestatycznych pierścieni, ale Jowisz, Uran i Neptun również mają systemy pierścieni. Te układy pierścieniowe są znacznie mniej masywne i słabsze niż Saturna i potrzebujesz bardzo mocnego teleskopu lub statku kosmicznego, aby je dobrze zobaczyć. Ale teraz astronomowie zrobili kilka nowych termicznych zdjęć pierścieni Urana, na których wyglądają zaskakująco jasno. Po raz pierwszy badacze mogli również zmierzyć temperaturę pierścieni: bardzo chłodno 320 stopni poniżej zera Fahrenheita (-195 Celsjusza).

Wyniki tego przeglądu zostały opublikowane w tym tygodniu w The Astronomical Journal przez Imke de Pater z UC Berkeley oraz Michaela Romana i Leigh Fletcher z University of Leicester w Wielkiej Brytanii.

System pierścieniowy Urana widziany w 2019 roku przez teleskopy ALMA i VLT. Sama planeta jest maskowana, ponieważ jest znacznie jaśniejsza niż pierścienie. Pierścienie Urana są zwykle tak słabe, że nie można ich zobaczyć przez teleskopy. Zostały odkryte dopiero w 1977 roku, kiedy astronomowie zobaczyli, jak przechodzą przed gwiazdą, blokując jej światło. Zdjęcie: Edward Molter / Imke de Pater / Michael Roman / Leigh Fletcher, 2019.

Dwa różne teleskopy - Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) i Very Large Telescope (VLT), oba w północnym Chile - uchwyciły nowe obrazy. Odkryli, że najjaśniejszy i najgęstszy pierścień Urana - pierścień epsilon - nie przypomina żadnego innego znanego pierścienia w Układzie Słonecznym. Dane pokazują, jak różni się on od pierścieni Saturna w składzie, z jedynie większymi cząsteczkami, zgodnie z de Pater:

Głównie lodowe pierścienie Saturna są szerokie, jasne i mają zakres wielkości cząstek, od pyłu wielkości mikrona w najbardziej wewnętrznym pierścieniu D, po dziesiątki metrów w głównych pierścieniach. W głównych pierścieniach Urana brakuje małego końca; najjaśniejszy pierścień, epsilon, składa się z większych rozmiarów piłek golfowych.

Voyager 2 uzyskał ten wysokiej rozdzielczości obraz pierścienia epsilon Urana w dniu 23 stycznia 1986 r., Z odległości 1, 12 miliona kilometrów (690 000 mil). Zdjęcie za pośrednictwem NASA JPL. Przeczytaj więcej o pierścieniu epsilon.

Pierścienie Urana są również wyraźnie różne od pierścieni Jowisza lub Neptuna. Cząstki w pierścieniach Jowisza są bardzo małym pyłem wielkości mikrona, wielkości zaledwie jednej tysięcznej milimetra, podczas gdy pierścienie Neptuna są w większości cząstkami wielkości pyłu. Ale Uran ma również szerokie warstwy pyłu, pomiędzy głównymi pierścieniami złożonymi z większych cząstek. Jak zauważył doktorant Edward Molter:

Wiemy już, że pierścień epsilon jest nieco dziwny, ponieważ nie widzimy mniejszych rzeczy. Coś zamiatało mniejsze rzeczy lub wszystko razem się przelatywało. Po prostu nie wiemy. Jest to krok w kierunku zrozumienia ich składu i tego, czy wszystkie pierścienie pochodzą z tego samego materiału źródłowego, czy też są różne dla każdego pierścienia.

To zdjęcie bliskiej podczerwieni pierścieni Urana zostało zrobione przez teleskop Keck na Hawajach w lipcu 2004 roku. W przeciwieństwie do innych zdjęć na tej stronie - które są obrazami cieplnymi, pokazującymi promieniowanie cieplne - ten pokazuje promieniowanie słoneczne odbite od pierścieni. Zdjęcie za pośrednictwem UC Berkeley / Imke de Pater / Seran Gibbard / Heidi Hammel, 2006.

W jaki inny sposób pierścienie Urana są wyjątkowe? Są bardzo ciemne i wąskie, jak wyjaśnił Molter:

Pierścienie Urana różnią się składem od głównego pierścienia Saturna, w tym sensie, że w optyce i podczerwieni albedo jest znacznie niższe: są naprawdę ciemne, jak węgiel drzewny. Są również niezwykle wąskie w porównaniu z pierścieniami Saturna. Najszerszy, pierścień epsilon, ma szerokość od 20 do 100 kilometrów [12 do 125 mil], podczas gdy Saturny mają szerokość setek lub dziesiątek tysięcy kilometrów.

Dodał, że był zaskoczony, gdy jego sprzęt pokazywał pierścienie Urana. W końcu pierścienie były znane dopiero w 1977 r., A potem astronomowie nie widzieli ich z Ziemi; wydedukowali swoją obecność dopiero, gdy pierścienie przeszły przed gwiazdą, blokując jej światło. Molter skomentował:

Fajnie, że możemy to zrobić nawet z instrumentami, które mamy [teraz]. Próbowałem tylko wyobrazić sobie planetę najlepiej jak potrafiłem i zobaczyłem pierścienie. To było niesamowite.

Podsumowując, nowe wyniki obserwacji ALMA i VLT zaskoczyły naukowców; nie spodziewali się, że pierścienie będą wyglądać tak jasno jak oni. Zamiast tego używali teleskopów do pomiaru temperatury atmosfery Urana, a jasne pierścienie były bonusem. Jak zauważył Fletcher:

Byliśmy zaskoczeni, gdy pierścienie wyraźnie wyskoczyły, gdy po raz pierwszy zmniejszyliśmy dane.

Najbliższy do tej pory wygląd pierścieni Urana, widziany przez Voyagera 2 24 stycznia 1986 r. Zdjęcie za pośrednictwem NASA.

Kolejny widok pierścieni z Voyager 2. Zdjęcie za pośrednictwem NASA / Wikipedia.

Uran ma 13 znanych pierścieni, a także pasma mniejszych cząstek pyłu między nimi. To, dlaczego same pierścienie mają tylko większe cząstki, nie jest jeszcze znane, ale interesujące jest zobaczenie ich w różnych planetach. Statek kosmiczny Voyager 2 NASA po raz pierwszy sfotografował pierścienie Urana z bliska w 1986 r., A także stwierdził, że w głównych pierścieniach było niewiele lub wcale mniejszych cząstek. Niestety nie był on przystosowany do pomiaru ich temperatury.

Do czasu wysłania kolejnej misji do Urana naukowcy będą musieli polegać głównie na obserwacjach z Ziemi, aby dalej badać lodowego giganta oraz jego pierścienie i księżyce. Ale wcześniej nadchodzący Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) będzie mógł bardziej szczegółowo przyjrzeć się pierścieniom, w tym analizie spektroskopowej. Mogą nie być tak spektakularne jak Saturna, ale na tych najnowszych zdjęciach świecą jaśniej niż kiedykolwiek wcześniej.

Podsumowując: Nowe obrazy termiczne pierścieni Urana z teleskopów ALMA i VLT pokazują, że świecą jaśniej niż kiedykolwiek wcześniej.

Źródło: Emisja termiczna z układu pierścienia Urana

Via Berkeley News