Under slutet av 1970-talet gjorde forskare en ganska intressant upptäckt om solsystemets gasjättar. Tack vare pågående observationer med förbättrad optik avslöjades det att gasjättar som Uranus - och inte bara Saturnus - har ringsystem om dem. Huvudskillnaden är att dessa ringsystem inte är synliga på avstånd med konventionell optik och kräver exceptionell tidtagning för att se ljus reflekteras av dem.
Ett annat sätt att studera dem är att observera deras planet i infraröda eller radiovåglängder. Detta demonstrerades nyligen av ett team av astronomer som genomförde observationer av Uranus med hjälp av Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) och Very Large Telescope (VLT). Förutom att de fick temperaturavläsningar från ringarna bekräftade de vad många forskare har misstänkt om dem under en tid.
Studien som beskriver deras resultat, "Termiska emissioner från det uraniska ringsystemet", dykte nyligen upp i The Astronomical Journal. Studieteamet bestod av Edward Molter och Imke de Pater från University of California, Berkeley (som genomförde ALMA-observationerna) medan Michael Roman och Leigh Fletcher (från University of Leicester) genomförde VLT-observationerna.
Medan William Herschel beskrev att se en möjlig ring runt Uranus redan 1789, upptäcktes Uranus 'ringar inte definitivt förrän 1977 av ett team som använder NASA: s Kuiper Airborne Observatory. Dessa observationer bekräftade förekomsten av fyra ringar, medan ytterligare sex upptäcktes kort därefter. När Voyager 2 passerade Uranus 1986, det erhöll de första direkta bilderna av ringarna och upptäckte en elfte.
Sedan dess har det totala antalet observerade ringar stigit till tretton. Dessutom observationer från Hubble rymdteleskop och Keck Observatory bekräftade förekomsten av två tidigare okända ringar som kretsar kring Uranus på ett mycket större avstånd som är blått och rött i färg. Detta indikerar att dessa ”yttre ringar” har en annan sammansättning än de inre ringarna (som är gråa).
Trots dessa upptäckter har en detaljerad förståelse av Uranus 'ringar (inklusive storleken och fördelningen av dess partiklar) förblivit dåligt begränsad fram till nu. Därför var teamet tillsammans
Vad dessa kombinerade data avslöjade var att Uranus 'system har en temperatur på bara 77 K (-196 ° C; -320 ° F). Observationerna bekräftade också att Uranus ljusaste och tätaste ring (Epsilon-ringen) skiljer sig från de andra kända ringsystemen i vårt solsystem. Som Imke de Pater, en UC Berkeley-professor i astronomi, förklarade i en intervju med Berkeley News:
"Saturnus främst isiga ringar är breda, ljusa och har en mängd partikelstorlekar, från mikronstor damm i den innersta D ringa, till tiotals meter stor i huvudringarna. Den lilla änden saknas i huvudringarna i Uranus; den ljusaste ringen, epsilon, består av golfbollstorlekar och större stenar. ”
Detta skiljer Uranus 'Epsilon-ring från ringarna i Saturn, som består av vattenis och spårmängder som sträcker sig i storlek från mikrometer till meter. Det är också i överensstämmelse med Jupiters ringar, som mest innehåller små partiklar av mikronstorlek och Neptuns ringar som mest är damm. Till och med Uranus huvudringar har också breda dammark mellan sig.
Att känna till sammansättning och distribution av materia i dessa ringsystem är viktigt för
”Vi vet redan att epsilonringen är lite konstig, för vi ser inte de mindre sakerna. Något har sopat bort de mindre sakerna, eller så glömmer det samman. Vi vet bara inte. Detta är ett steg mot att förstå deras sammansättning och huruvida alla ringarna kommer från samma källmaterial, eller är olika för varje ring.
”Ringarna i Uranus skiljer sig sammansättningen från Saturnus huvudring, i den meningen att albedo i optiskt och infrarött ljus är mycket lägre: de är verkligen mörka, som kol. De är också extremt smala jämfört med ringarna i Saturn. Den bredaste, epsilonringen, varierar från 20 till 100 kilometer bred, medan Saturns är 100-tal eller tiotusentals kilometer bred. "
Denna brist på partiklar av dammstorlek märktes först när Voyager 2 rymdsonden flög av planeten 1986, men rymdskeppet kunde inte mäta temperaturen på ringarna vid den tiden. Men både VLT- och ALMA-observationerna utformades (delvis) för att kunna utforska temperaturstrukturen i Uranus 'atmosfär.
Intressant nog är det just detta som forskargruppen försökte göra vid den tiden. Men när de minskade uppgifterna, märkte de något ännu mer imponerande: Uranus 'ringar lysande ljust på dem. "Det är coolt att vi till och med kan göra det med de instrument vi har," sade Molter. ”Jag försökte bara föreställa mig planeten så bra jag kunde och jag såg ringarna. Det var fantastiskt."
Resultaten av denna studie är särskilt spännande när du tänker på att nästa generations teleskop som kommer att ta utrymmet under de kommande åren (som James Webb Space Telescope) kommer att kunna se ringarna med ännu större precision och känslighet. Dessa observationer gör det möjligt för astronomer att placera mycket förbättrade spektroskopiska begränsningar på Uranus 'ringsystem, och eventuellt de från de andra gasjättarna.
