gov-civil-vilareal.ptTeplá žiara prstencov okolo Uránu
>Všetky štyri obrovské planéty v našej slnečnej sústave majú prstence. Saturnove sú zrejmé, Jupiterove sú neuveriteľne tenké a zatiaľ čo Neptún má prstene, jeden z nich má svetlé oblasti, ktoré tvoria jasnejšie oblúky, ktorých príčina nie je známa.
Urán má tiež prstene. Pozorovania zo zeme a z kozmických lodí zistili, že existuje najmenej desať úzkych prstencov vyrobených z ľadových častíc a tiež tri širšie, prašnejšie prstence. Uránove prstene sú vo viditeľnom svetle tmavé, čo znamená, že neodrážajú veľa slnečného svetla, takže sú zo Zeme zle viditeľné.
Ale zábavná vec na tmavých veciach, ktoré absorbujú slnečné svetlo, je, že ich dostanú ohrievač . Základné pravidlo fyziky je to, že čokoľvek nad teplotou absolútnej nuly vyžaruje svetlo a vlnová dĺžka (farba), kde vyžaruje väčšinu svojej energie, sa mení s teplotou. Aj keď prstence Uránu neodrážajú veľa slnečného svetla, sú dostatočne teplé vyžarovať svetlo. Bolo by úplne mimo toho, čo naše oči vidia, v ďalekom infračervenom (niekedy nazývanom tepelnom infračervenom) a ešte dlhších vlnových dĺžkach, ako v milimetrovom rozsahu.
Nedávno astronómovia pozorovali Urán v týchto vlnových dĺžkach pomocou veľmi veľkého teleskopu (citlivého na tepelné IR) a ALMA, veľkého milimetrového/submilimetrového poľa Atacama, oba v Čile. Účelom pozorovaní bolo pozrieť sa na atmosféru obrovskej planéty, ale na ich prekvapenie jeden z krúžkov bol dostatočne jasný na to, aby bol na obrázkoch ľahko rozpoznateľný !
Pozorovania Uránu a jeho prstencov na rôznych vlnových dĺžkach (zľava doprava 3,1 milimetrov, 2,1 mm, 1,3 mm a 18,8 mikrónov (tepelné infračervené)) ukazujú, že epsilonový kruh vyžaruje svetlo. Urán je veľmi jasný a kvôli jasnosti bol maskovaný. : Molter a kol.
Jasný prsteň, ktorý môžete na týchto obrázkoch vidieť, je prsteň ε (epsilon), najjasnejší zo všetkých. Aj keď nie sú viditeľné očami, na obrázkoch je detekovaných aj niekoľko ďalších krúžkov (zobrazujú sa, ak zozbierate všetko svetlo z eliptických letorastov (prstencov) okolo Uránu v správnych vzdialenostiach a rozsvietite všetko). Toto je vôbec prvý prípad, kedy boli prstene vidieť v vyžarovanom tepelnom svetle; predchádzajúce pozorovania im vždy ukázali, že odrážajú slnečné svetlo.
Super na tom je, že to doslova znamená, že je možné merať teplotu prstencových častíc (pretože spôsob, akým objekty vyžarujú svetlo, opäť závisí od teploty). Astronómovia zistili, že častice prstenca majú teplotu 77 Kelvinov -to je asi -200 ° C, okolo teploty dusíka kondenzuje z plynu do kvapaliny. Takže áno, hovoríme tu o chlade ... ale napriek tomu je to teplejšie, ako by ste očakávali od ľadu vo vzdialenosti Uránu od Slnka, aj keď sú častice tmavé.
Kompozitný obraz Uránu a jeho prstencov v milimetrových vlnových dĺžkach ukazuje prstence vyžarujúce svetlo v dôsledku ich teplej teploty 77 K. Kredit: Edward Molter a Imke de Pater
Dôvod to závisí od niekoľkých vecí, vrátane toho, ako dobre častice uvoľňujú teplo (tomu sa hovorí tepelná zotrvačnosť ) a ako rýchlo sa jednotlivé častice otáčajú. Prvá časť vám môže dávať intuitívny zmysel; niektoré predmety každodennej potreby uchovávajú teplo lepšie ako ostatné. Sklenená forma na koláč zostane horúca dlhšie, ako napríklad kovová, keď ju vyberiete z rúry. To znamená, že sklo má vyššiu tepelnú zotrvačnosť ako kov, takže chladnutie trvá dlhšie (v skutočnosti je to komplikovanejšie, pretože veci vo vašej kuchyni sa ochladzujú vedením, ohrievajú vzduch, ktorý je s nimi v kontakte, zatiaľ čo veci vo vesmíre majú vyžarovať toto teplo ako svetlo, oveľa menej účinný proces).
Druhá časť, o roztočení, je trochu divná. Čo sa tam deje je, že prstencová častica sedí na slnečnom svetle, takže jej polovica je o niečo teplejšia ako polovica odvrátená od Slnka. Ak sa častica rýchlo točí, ktorákoľvek jej časť nemá dostatok času na vyžarovanie tepla, než sa znova zahreje, keď sa otočí späť na slnečné svetlo. Celá častica má zhruba rovnakú teplotu. Ak sa však točí pomaly, strana obrátená k Slnku je oveľa teplejšia ako temná strana, ktorá má čas vyžarovať teplo a tým sa ochladiť.
Pozorovania prstencov naznačujú, že slnečné a tmavé strany častíc prstenca majú rôzne teploty, takže sa buď otáčajú pomaly, alebo majú nízku tepelnú zotrvačnosť. Viem, že to môže vyzerať ezotericky, ale sú to dôkazy, ktoré pomáhajú vedcom vytvoriť si obraz o tom, čo sa deje v týchto kruhoch; môžeme zistiť, z čoho sú prstencové častice vyrobené a ako reagujú na svoje prostredie.
Keď už hovoríme o tom, nové výsledky tiež naznačujú, že nie je veľa prachu medzi prstene. Nové pozorovania nie sú také citlivé na prach, ale zhodujú sa s inými pozorovaniami sú . Ak by tam bol prach, pozorovania by vyzerali inak.
To tiež znamená, že v kruhu e sú častice dosť veľké, pričom ich priemer nie je menší ako zhruba centimeter (povedzme veľkosť hrozna alebo golfovej loptičky). To sa veľmi líši od prstencov Saturnu, kde sú bežné veci malé ako mikron (milióntina metra; ľudský vlas je široký asi 100 mikrónov). Častice v prstencoch Uránu sú oveľa väčšie, čo znamená, že majú iný pôvod (alebo pravdepodobnejšie inú históriu) ako prstence Saturna. Možno sa do seba tak veľmi nebrúsia, alebo sú malé častice vyhodené nejakým mechanizmom pôsobiacim v prostredí Uránu.
Nie je to jasné, takže je to ďalšie tajomstvo, ktoré treba vyriešiť. Existuje veľa skutočne základných vecí, ktoré stále nevieme o vonkajších planétach, a podobné pozorovania pomáhajú. Ešte lepšie by bolo mať veľkú misiu podobnú Cassini k Uránu a/alebo Neptúnu, niečo, čo by tam mohlo stráviť niekoľko rokov, aby sa tu skutočne dobre rozhliadlo. NASA zvažuje niekoľko myšlienok , ale sme ešte spôsob, ako vidieť, že skutočná misia pochádza od nich.
Dúfam, že sa to čoskoro zmení. Urán a Neptún sú jediné planéty v slnečnej sústave, ktoré nikdy neobiehali na obežnej dráhe (ak chcete uvažovať o Plute ako o planéte, tak ani nie je, ale New Horizons získalo veľa obrázkov vo vysokom rozlíšení , kde sú obrázky Urán a Neptún z Voyageru 2 nie sú také ostré). O oboch sa stále dá veľa naučiť.
