Dodano: 24 czerwiec 2019r.

Zagadkowa poświata pierścieni Urana

Naukowcom udało się zmierzyć temperaturę pierścieni Urana. Nowe obrazy termiczne uzyskane dzięki potężnym teleskopom w Chile pokazały, że coś je ogrzewa.

 

Saturn ze swoimi pierścieniami wygląda bardzo efektownie, ale nie jest to jedyna planeta w Układzie Słonecznym otoczona takimi strukturami. Jowisz, Neptun i Uran także posiadają pierścienie. Uran ma ich 13. Nieznane wcześniej szczegóły pierścieni Urana ukazały się na nowych zdjęciach termicznych wykonanych przez dwa potężne teleskopy w Chile i okazuje się, że coś je podgrzewa.

Pierścienie Urana są w dużej części tajemnicą dla naukowców. Nie wiele o nich wiadomo. Odbijają one bardzo mało światła na długościach fal optycznych i bliskiej podczerwieni, zazwyczaj stosowanych do obserwacji Układu Słonecznego. Są widoczne tylko przy wykorzystaniu największych teleskopów. Dlatego odkryto je dopiero w 1977 roku (pierścienie Jowisza odkryto w 1979 r., a Neptuna w 1984 r.).

 

Ale rąbka tajemnicy uchyliły dwa potężne teleskopy – sieć teleskopów ALMA oraz teleskop VLT. Dzięki nim badaczom udało się ustalić temperaturę pierścieni Urana. To minus 195 stopni Celsjusza (77K). Jeśli chodzi o ziemskie standardy to bardzo zimno, ale należy wziąć pod uwagę, że otaczające pierścienie przestrzeń kosmiczna jest zimniejsza i zbliża się do temperatury zera bezwzględnego, czyli minus 273,15 st. Celsjusza (0K).

Uran znajduje się dość daleko w Układzie Słonecznym. Planeta ta otrzymuje tylko ułamek ciepła słonecznego, które otrzymuje Ziemia. Lodowy gigant okrąża naszą gwiazdę w średniej odległości 19 jednostek astronomicznych (jedna jednostka astronomiczna – Astronomical Unit – to odległość Ziemi od Słońca, w przybliżeniu 150 milionów kilometrów).

Naukowcy, którzy uchwycili termiczne obrazy pierścieni Urana przyznali, że nie są pewni, skąd bierze się to ciepło. Temperatura powierzchni Urana to 47 Kelwinów, czyli niższa, niż temperatura pierścieni.

W danych szczególnie wyraźny był najgęstszy pierścień zwany też pierścieniem epsilon, który różni się od innych pierścieni w Układzie Słonecznym. Pierścienie Saturna to pełna gama rozmiarów cząstek – od drobniutkiego pyłu mierzonego w mikronach (jedna tysięczna milimetra) do głazów o średnicy dziesiątek metrów. Z kolei pierścienie Jowisza i Neptuna składają się głównie z tych najmniejszych cząstek. Tymczasem na Uranie, między pierścieniami znajdują się drobne cząstki pyłów, ale pierścień epsilon składa się wyłącznie z kawałków wielkości piłki golfowej.

- Nie widzimy najmniejszych cząstek - powiedział Edward Molter z University of California w Berkeley. - Coś je wymiotło, albo wszystko się połączyło. Po prostu nie wiemy. Nasze badania to krok w kierunku zrozumienia składu pierścieni i tego, czy wszystkie pochodzą z tego samego materiału, czy są różne dla każdego pierścienia - dodał.

Fot. Edward Molter and Imke de Pater/UC Berkeley

Fot. ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), E. Molter and I. de Pater

Ale skąd Uran i inne planety wzięły swoje pierścienie? Tutaj koncepcji jest wiele. Być może jeden (lub więcej) z księżyców zbliżył się na zbyt małą odległość do planety i się rozpadł na mniejsze i większe kawałki, które z czasem i po tysiącu kolizji między sobą przybrały formę pierścieni. Uczeni sądzą, że taki los czeka Fobosa – jeden z dwóch księżyców Marsa.

Być może doszło do kolizji między księżycami. Niedawno odkryto nowe księżyce Jowisza. Orbita jednego z nich przecina ścieżkę kilku innych. Kolizja to kwestia czasu. A może pierścienie uformowały się z przechwyconych przez grawitację planety asteroid, choć równie dobrze mogą pochodzić ze szczątków pozostałych po narodzinach Układu Słonecznego 4,5 miliarda lat temu.

Jeśli chodzi o samego Urana, to mogą byto to także szczątki po katastrofie sprzed milionów lat. Oś obrotu Urana jest inna niż u innych planet Układu Słonecznego. Planeta ta obraca się, jakby leżała na boku. Uczeni uważają, że jest to wynikiem pradawnej kolizji z dużym obiektem. Do tego sam skład pierścieni Urana różni się od innych pierścieni w Układzie Słonecznym.

- Albedo (stosunek światła odbitego do padającego – przyp. red.) jest znacznie niższe. Pierścienie te są naprawdę ciemne, jak węgiel kamienny - powiedział Molter. - Są również niezwykle wąskie w porównaniu z pierścieniami Saturna. Najszerszy, pierścień epsilon, ma szerokość od 20 do 100 kilometrów, podczas gdy pierścienie Saturna mają dziesiątki tysięcy kilometrów szerokości – dodał.

Artykuł naukowy, w którym opisano wyniki badań, został zaakceptowany do publikacji w piśmie „The Astronomical Journal”. Obecnie dostępny jest w archiwum preprintów arXiv.

 

Źródło: Science Alert, fot. Edward Molter and Imke de Pater/UC Berkeley