Urāna gredzeni pārsteidzoši spilgti “siltuma” attēlos

Šeit ir salikts termiskais attēls, kas parāda gan Urāna atmosfēru, gan gredzenus. Šie novērojumi iezīmēja pirmo gredzenu “siltuma” mērījumu, kas patiesībā ir ārkārtīgi auksti. Attēls caur UC Berkeley / Edward Molter / Imke de Pater.

Saturns, protams, ir slavens ar majestātiskajiem gredzeniem, taču visiem Jupiteram, Urānam un Neptūnam ir arī gredzenu sistēmas. Šīs gredzenu sistēmas ir daudz mazāk masīvas un gaišākas nekā Saturna, un, lai tās labi redzētu, jums ir nepieciešams ļoti spēcīgs teleskops vai kosmosa kuģis. Bet tagad astronomi ir uzņēmuši dažus jaunus uz zemes balstītus Urāna gredzenu termiskos attēlus, kur tie izskatās pārsteidzoši spilgti. Pirmo reizi pētniekiem izdevās izmērīt arī gredzenu temperatūru: ļoti vēss 320 grādi zem nulles pēc Fārenheita (-195 Celsija).

Recenzētie rezultāti šonedēļ tika publicēti žurnālā The Astronomical Journal, ko izveidoja Imke de Pater UC Berkeley un Michael Roman un Leigh Fletcher no Lesteras universitātes Apvienotajā Karalistē.

Urāna gredzenu sistēma, kā to 2019. gadā redzēja ALMA un VLT teleskopi. Pati planēta ir maskēta, jo tā ir daudz gaišāka nekā gredzeni. Urāna gredzeni parasti ir tik vāji, ka tos nevar redzēt caur teleskopiem. Tie tika atklāti tikai 1977. gadā, kad astronomi ieraudzīja tos garām zvaigznei, bloķējot tās gaismu. Attēls, izmantojot Edvardu Molteru / Imke de Pater / Michael Roman / Leigh Fletcher, 2019. gads.

Divus dažādus teleskopus - Atacama lielo milimetru / submilimetru masīvu (ALMA) un ļoti lielo teleskopu (VLT) - abi Čīles ziemeļdaļā - notverti jaunie attēli. Viņi atklāja, ka Urāna spilgtākais un blīvākais gredzens - epsilona gredzens - ir atšķirībā no visiem citiem zināmiem gredzeniem Saules sistēmā. Dati parāda, kā tas atšķiras no Saturna gredzeniem pēc sastāva, tikai ar lielākām daļiņām, saskaņā ar de Pater:

Saturna galvenokārt ledaini gredzeni ir plaši, gaiši un ar daļiņu izmēru diapazonu, sākot no mikronu lieluma putekļiem iekšējā D gredzenā līdz desmitiem metru lieliem galvenajos gredzenos. Urāna galvenajos gredzenos trūkst mazā gala; spilgtāko gredzenu, epsilonu, veido golfa bumbiņas izmēra un lielākas klintis.

Voyager 2 ieguva šo augstas izšķirtspējas Urāna epsilona gredzena attēlu 1986. gada 23. janvārī no 1, 12 miljonu kilometru (690 000 jūdžu) attāluma. Attēls caur NASA JPL. Lasiet vairāk par epsilona gredzenu.

Urāna gredzeni arī ievērojami atšķiras no Jupitera vai Neptūna gredzeniem. Daļiņas Jupitera gredzenos ir ļoti mazi, mikronu lieluma putekļi, tikai tūkstošdaļas milimetru lielumā, savukārt Neptūna gredzeni lielākoties ir putekļu izmēra daļiņas. Bet Urānam ir arī plašas putekļu loksnes starp galvenajiem gredzeniem, kas sastāv no lielākajām daļiņām. Kā atzīmēja maģistrants Edvards Molters:

Mēs jau zinām, ka epsilona gredzens ir mazliet dīvains, jo mēs neredzam mazākus sīkumus. Kaut kas ir izsvītrojis mazākos sīkumus vai tas viss kopā mirdz. Mēs vienkārši nezinām. Šis ir solis, lai izprastu to sastāvu un to, vai visi gredzeni nāk no viena un tā paša izejmateriāla vai ir atšķirīgi katram gredzenam.

Šis gandrīz infrasarkanais Urāna gredzenu attēls tika uzņemts ar Keka teleskopu Havaju salās 2004. gada jūlijā. Atšķirībā no citiem šīs lapas attēliem - kas ir siltuma attēli, kas izstaro siltumu - tas parāda saules gaismu, kas atstarota no gredzeniem. Attēls, izmantojot UC Berkeley / Imke de Pater / Seran Gibbard / Heidi Hammel, 2006.

Kā citādi Urāna gredzeni ir unikāli? Kā Molters paskaidroja, tie ir ļoti tumši un šauri:

Urāna gredzeni kompozīcijā atšķiras no Saturna galvenā gredzena tādā ziņā, ka optiskajā un infrasarkanajā stāvoklī albedo ir daudz zemāks: tie tiešām ir tumši, tāpat kā kokogles. Tie ir arī ārkārtīgi šauri, salīdzinot ar Saturna gredzeniem. Platākais, epsilona gredzens, svārstās no 20 līdz 100 kilometriem [12 līdz 125 jūdzes], turpretī Saturns ir simtiem vai desmitiem tūkstošu kilometru plats.

Viņš piebilda, ka ir pārsteigts, kad viņa aprīkojums parādīja Urāna gredzenus. Gredzeni galu galā nebija zināmi līdz 1977. gadam, un tad astronomi tos faktiski neredzēja no Zemes; savu klātbūtni viņi secināja tikai tad, kad gredzeni gāja garām zvaigznei, bloķējot tās gaismu. Molters komentēja:

Ir forši, ka mēs to varam izdarīt pat ar instrumentiem, kas mums ir [tagad]. Es tikai centos attēlot planētu pēc iespējas labāk, un es ieraudzīju gredzenus. Tas bija pārsteidzošs.

Kopumā jaunie novērojumu rezultāti no ALMA un VLT zinātniekiem bija pārsteidzoši; viņi negaidīja, ka gredzeni izskatīsies tik spilgti kā viņi. Viņi faktiski izmantoja teleskopus, lai izmērītu Urāna atmosfēras temperatūru, un gaišie gredzeni bija prēmija. Kā atzīmēja Flečers:

Mēs bijām pārsteigti, redzot, ka gredzeni skaidri izlec, kad pirmo reizi samazinām datus.

Tuvākais Urāna gredzenu izskats, kāds līdz šim bija redzams Voyager 2 1986. gada 24. janvārī. Attēls caur NASA.

Vēl viens gredzenu skats no Voyager 2. Attēls caur NASA / Wikipedia.

Urānam ir 13 zināmi gredzeni kopā ar mazāku putekļu lieluma daļiņām. Pagaidām nav zināms tikai tas, kāpēc pašos gredzenos ir tikai lielākas daļiņas, taču ir interesanti redzēt gredzenu variācijas starp dažādām planētām. NASA kosmosa kuģis Voyager 2 pirmo reizi nofotografēja Urāna gredzenus tuvu 1986. gadā un arī atklāja, ka galvenajos gredzenos tajos ir maz vai nav mazāku daļiņu. Diemžēl tas nebija aprīkots, lai izmērītu viņu temperatūru.

Kamēr galu galā uz Urānu netiks nosūtīta cita misija, zinātniekiem lielākoties būs jāpaļaujas uz Zemes novērojumiem, lai turpinātu pētīt ledus gigantu un tā gredzenus un pavadoņus. Bet pirms tam gaidāmais Džeimsa Veba kosmiskais teleskops (JWST) varēs detalizētāk aplūkot gredzenus, ieskaitot spektroskopisko analīzi. Tie var nebūt tik iespaidīgi kā Saturna, taču šajos jaunākajos attēlos tie mirdz spožāk nekā jebkad agrāk.

Grunts līnija: Jaunie Urāna gredzenu termiskie attēli no ALMA un VLT teleskopiem parāda, ka tie mirdz spožāk nekā jebkad agrāk.

Avots: Termiskā emisija no Urāna gredzena sistēmas

Via Berkeley News