Na konci 70. let vědci učinili poměrně zajímavý objev o plynných obrech Sluneční soustavy. Díky probíhajícím pozorováním pomocí vylepšené optiky bylo odhaleno, že plynní obři jako Uran – a nejen Saturn – mají kolem sebe prstencové systémy. Hlavním rozdílem je, že tyto prstencové systémy nejsou snadno viditelné z dálky pomocí konvenční optiky a vyžadují výjimečné načasování, aby bylo vidět světlo, které se od nich odráží.
Dalším způsobem, jak je studovat, je pozorovat jejich planetu v infračervených nebo rádiových vlnových délkách. Toto bylo nedávno prokázáno tým astronomů, kteří prováděli pozorování Uranu pomocí Atacama Large Millimeter/submilimeter Array (ALMA) a Velmi velký dalekohled (VLT). Kromě získání údajů o teplotě z prstenců potvrdili to, co o nich mnozí vědci již nějakou dobu tušili.
Studie, která popisuje jejich zjištění, „ Tepelné emise ze systému uranského prstence “, nedávno se objevil vThe Astronomical Journal. Studijní tým se skládal z Edwarda Moltera a Imke de Pater z Kalifornské univerzity v Berkeley (kteří prováděli pozorování ALMA), zatímco Michael Roman a Leigh Fletcher (z University of Leicester) prováděli pozorování VLT.
Složený snímek Uranu ve dvou infračervených pásmech, který ukazuje planetu a její prstencový systém. Kredit: W. M. Keck Observatory (Marcos van Dam)
Zatímco William Herschel popsal, že viděl možný prstenec kolem Uranu již v roce 1789, Uranovy prstence byly definitivně objeveny až v roce 1977 týmem využívajícím NASA Letecká observatoř Kuiper . Tato pozorování potvrdila existenci čtyř prstenců, zatímco dalších šest bylo objeveno krátce poté. KdyžCestování 2minula Uran v roce 1986, získala první přímé snímky prstenců a detekovala jedenáctý.
Od té doby se celkový počet pozorovaných prstenců vyšplhal na třináct. Kromě toho, pozorování od Hubbleův vesmírný dalekohled a Observatoř Keck potvrdila existenci dvou dříve neznámých prstenců, které obíhají Uran v mnohem větší vzdálenosti a mají modrou a červenou barvu. To znamená, že tyto „vnější kroužky“ mají jiné složení než vnitřní kroužky (které jsou šedé).
Navzdory těmto objevům zůstávalo podrobné pochopení Uranových prstenců (včetně velikosti a distribuce jeho částic) až dosud špatně omezeno. Proto se tým sešel, aby analyzoval prstencovou strukturu pomocí rádiového zobrazování v milimetrovém rozsahu z ALMA a středních infračervených dat z VLT spektrometr a zobrazovač pro střední infračervené záření (VISIR) přístroj.
Tato kombinovaná data odhalila, že Uranův systém má teplotu pouhých 77 K (-196 °C; -320 °F). Pozorování také potvrdila, že nejjasnější a nejhustší prstenec Uranu (prstenec Epsilon) se liší od ostatních známých prstencových systémů v naší sluneční soustavě. Jak vysvětlil v rozhovoru Imke de Pater, profesor astronomie na UC Berkeley Berkeley News :
„Hlavně ledové prstence Saturnu jsou široké, jasné a mají řadu velikostí částic, od prachu o velikosti mikronů v nejvnitřnějším Dprsten,v hlavních prstencích velikosti až desítky metrů. Malý konec chybí v hlavních prstencích Uranu; nejjasnější prsten, epsilon, se skládá z větších kamenů o velikosti golfového míčku.“
Prsteny Uranu. Poděkování: NASA/ESA/Hubble
To odlišuje Uranův prstenec Epsilon od prstenců Saturnu, které se skládají z vodního ledu a stopového množství prachu o velikosti od mikrometrů po metry. Je to také v rozporu s prstenci Jupitera, které obsahují většinou malé částice o velikosti mikronů, a prstenci Neptuna, které jsou většinou prachové. Dokonce i hlavní prstence Uranu mají mezi sebou široké vrstvy prachu.
Znalost složení a distribuce hmoty v těchto prstencových systémech je pro astronomy důležitá, protože mohou být vytvořeny mnoha způsoby. Patří mezi ně bývalé asteroidy, které byly zachyceny gravitací planety, zbytky měsíců, které se srazily na oběžné dráze, nebo pozůstatky zbytků z formování Sluneční soustavy (asi před 4,6 miliardami let). Řekl Molter, postgraduální student s UC Berkeley:
'Už víme, že epsilon prsten je trochu divný, protože nevidíme menší věci.' Něco vymetlo ty menší věci, nebo se to všechno shluklo dohromady. prostě nevíme. Toto je krok k pochopení jejich složení a toho, zda všechny prsteny pocházejí ze stejného zdrojového materiálu, nebo jsou pro každý prsten jiné.
„Prstence Uranu se složením liší od hlavního prstence Saturnu v tom smyslu, že v optickém a infračerveném světle je albedo mnohem nižší: jsou opravdu tmavé, jako dřevěné uhlí. Ve srovnání s prstenci Saturnu jsou také extrémně úzké. Nejširší, epsilonový prstenec, se pohybuje od 20 do 100 kilometrů na šířku, zatímco Saturnův prstenec je široký 100 nebo desítky tisíc kilometrů.
Blízký infračervený snímek prstenců Uranu pořízený Keckovou observatoří. Kredit: Imke de Pater, Seran Gibbard / Heidi Hammel (2006)
Tento nedostatek prachových částic byl poprvé zaznamenán, kdyžCestování 2kosmická sonda proletěla kolem planety v roce 1986, ale sonda tehdy nebyla schopna změřit teplotu prstenců. Pozorování VLT i ALMA však byly navrženy (částečně), aby bylo možné prozkoumat teplotní strukturu atmosféry Uranu.
Je zajímavé, že přesně o to se studijní tým v té době pokoušel. Ale když zredukovali data, všimli si něčeho ještě působivějšího: Uranovy prstence na ně jasně svítily. 'Je skvělé, že to můžeme udělat i s nástroji, které máme,' řekl Molter. 'Jen jsem se snažil vyfotit planetu co nejlépe, a viděl jsem prstence.' Bylo to úžasné.'
Výsledky této studie jsou obzvláště vzrušující, vezmeme-li v úvahu, že teleskopy nové generace, které budou létat do vesmíru v nadcházejících letech (jako je vesmírný dalekohled Jamese Webba), budou schopny vidět prstence s ještě větší přesností a citlivostí. Tato pozorování astronomům umožní umístit výrazně vylepšená spektroskopická omezení na Uranův systém prstenců a možná i na ostatní plynné obry.
Další čtení: Berkeley News
