Pod koniec lat siedemdziesiątych naukowcy dokonali dość interesującego odkrycia na temat gazowych gigantów Układu Słonecznego. Dzięki ciągłym obserwacjom przy użyciu ulepszonej optyki ujawniono, że gazowi olbrzymy, takie jak Uran - i nie tylko Saturn - mają wokół siebie układy pierścieniowe. Główną różnicą jest to, że te układy pierścieniowe nie są łatwo widoczne z odległości przy użyciu konwencjonalnej optyki i wymagają wyjątkowego czasu, aby zobaczyć odbijane od nich światło.
Innym sposobem ich badania jest obserwacja ich planety w podczerwieni lub falach radiowych. Zostało to niedawno zademonstrowane przez zespół astronomów, którzy przeprowadzili obserwacje Urana przy użyciu dużego milimetrowego / submilimetrowego układu Atacama (ALMA) i Very Large Telescope (VLT). Oprócz uzyskania odczytów temperatury z pierścieni potwierdzili to, co wielu naukowców podejrzewało o nich od pewnego czasu.
Niedawno pojawiło się badanie, które opisuje ich odkrycia, „Emisje termiczne z układu pierścienia Urana” The Astronomical Journal. Zespół badawczy składał się z Edwarda Moltera i Imke de Pater z University of California, Berkeley (który przeprowadził obserwacje ALMA), podczas gdy Michael Roman i Leigh Fletcher (z University of Leicester) przeprowadzili obserwacje VLT.
Podczas gdy William Herschel opisał widzenie możliwego pierścienia wokół Urana już w 1789 r., Pierścienie Urana zostały ostatecznie odkryte dopiero w 1977 r. Przez zespół wykorzystujący Obserwatorium Powietrzne Kuipera NASA. Te obserwacje potwierdziły istnienie czterech pierścieni, a dodatkowe sześć zostało odkrytych wkrótce potem. Kiedy Voyager 2 minął Urana w 1986 r., uzyskał pierwsze bezpośrednie obrazy pierścieni i wykrył jedenastą.
Od tego czasu całkowita liczba zaobserwowanych pierścieni wzrosła do trzynastu. Ponadto uwagi przedstawione przez Kosmiczny teleskop Hubble a Obserwatorium Kecka potwierdziło istnienie dwóch wcześniej nieznanych pierścieni, które krążą wokół Urana w znacznie większej odległości, które są koloru niebieskiego i czerwonego. Wskazuje to, że te „pierścienie zewnętrzne” mają inny skład niż pierścienie wewnętrzne (które są szare).
Pomimo tych odkryć, szczegółowe zrozumienie pierścieni Urana (w tym wielkości i rozkładu jego cząstek) do tej pory pozostawało słabo ograniczone. Dlatego zespół się połączył
Te połączone dane ujawniły, że system Urana ma temperaturę zaledwie 77 K (-196 ° C; -320 ° F). Obserwacje potwierdziły również, że najjaśniejszy i najgęstszy pierścień Urana (pierścień Epsilon) różni się od innych znanych układów pierścieniowych w naszym Układzie Słonecznym. Jak powiedział Imke de Pater, profesor astronomii z UC Berkeley w wywiadzie dla Berkeley News:
„Głównie lodowe pierścienie Saturna są szerokie, jasne i mają zakres wielkości cząstek, od pyłu wielkości mikrona w najbardziej wewnętrznym D pierścień, do dziesiątek metrów w głównych pierścieniach. W głównych pierścieniach Urana brakuje małego końca; najjaśniejszy pierścień, epsilon, składa się z większych rozmiarów piłek golfowych. ”
To odróżnia pierścień Epsilon Urana od pierścieni Saturna, które składają się z lodu wodnego i śladowych ilości pyłu o wielkości od mikrometrów do metrów. Jest to również sprzeczne z pierścieniami Jowisza, które zawierają głównie małe cząstki wielkości mikrona i pierścienie Neptuna, które są głównie pyłem. Nawet główne pierścienie Urana mają również szerokie warstwy pyłu między nimi.
Ważna jest znajomość składu i rozkładu materii w tych układach pierścieniowych
„Wiemy już, że pierścień epsilon jest nieco dziwny, ponieważ nie widzimy mniejszych rzeczy. Coś zamiatało mniejsze rzeczy lub wszystko razem. 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.
„Pierścienie Urana różnią się pod względem składu 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, podczas gdy Saturny mają szerokość 100 lub dziesiątki tysięcy kilometrów ”.
Ten brak cząstek wielkości pyłu został po raz pierwszy zauważony, gdy Voyager 2 sonda kosmiczna poleciała na planetę w 1986 r., ale statek kosmiczny nie był wówczas w stanie zmierzyć temperatury pierścieni. Jednak zarówno obserwacje VLT, jak i ALMA zostały zaprojektowane (częściowo), aby móc zbadać strukturę temperaturową atmosfery Urana.
Co ciekawe, właśnie w tym czasie zespół badawczy próbował to zrobić. Ale kiedy zmniejszyli dane, zauważyli coś jeszcze bardziej imponującego: pierścienie Urana świeciły na nich jasno. „Fajnie, że możemy to zrobić za pomocą instrumentów, które mamy” - powiedział Molter. „Próbowałem tylko wyobrazić sobie planetę najlepiej jak potrafiłem i zobaczyłem pierścienie. To było niesamowite."
Wyniki tych badań są szczególnie ekscytujące, gdy weźmie się pod uwagę, że teleskopy nowej generacji, które będą latać w kosmos w nadchodzących latach (takie jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba), będą mogły oglądać pierścienie z jeszcze większą precyzją i czułością. Obserwacje te umożliwią astronomom nałożenie znacznie ulepszonych ograniczeń spektroskopowych na układ pierścieni Urana i prawdopodobnie innych gazowych gigantów.
