Astronomer ser varm glød fra Uranus ringe

Uranus-ringene er usynlige for alle undtagen de største teleskoper - de blev ikke engang opdaget før i 1977 - men de er overraskende lyse i nye varmebilleder af planeten taget af to store teleskoper i Chiles høje ørkener.

Den termiske glød giver astronomerne endnu et vindue til ringene, som kun er set fordi de reflekterer lidt lys i det synlige, eller optisk, rækkevidde og i det nær-infrarøde. De nye billeder taget af Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) og Very Large Telescope (VLT) gjorde det muligt for holdet for første gang at måle temperaturen på ringene:en cool 77 Kelvin, eller 77 grader over det absolutte nulpunkt - kogetemperaturen for flydende nitrogen og svarende til 320 grader under nul Fahrenheit.

Observationerne bekræfter også, at Uranus' lyseste og tætteste ring, kaldet epsilon-ringen, adskiller sig fra de andre kendte ringsystemer i vores solsystem, især Saturns spektakulært smukke ringe.

"Saturns hovedsagelig iskolde ringe er brede, lyse og har en række partikelstørrelser, fra støv i mikronstørrelse i den inderste D-ring, til snesevis af meter i størrelse i hovedringene, sagde Imke de Pater, en UC Berkeley professor i astronomi. "Den lille ende mangler i Uranus' hovedringe; den lyseste ring, epsilon, er sammensat af golfbolde og større sten."

Til sammenligning, Jupiters ringe indeholder for det meste små, mikronstore partikler (en mikron er en tusindedel af en millimeter). Neptuns ringe er også for det meste støv, og selv Uranus har brede støvplader mellem sine smalle hovedringe.

"Vi ved allerede, at epsilon-ringen er lidt mærkelig, fordi vi ikke ser de mindre ting, " sagde kandidatstuderende Edward Molter. "Noget har fejet de mindre ting ud, eller det hele klinger sammen. Vi ved det bare ikke. Dette er et skridt mod at forstå deres sammensætning og om alle ringene kom fra det samme kildemateriale, eller er forskellige for hver ring."

Ringe kunne være tidligere asteroider fanget af planetens tyngdekraft, rester af måner, der styrtede ind i hinanden og knuste, resterne af måner revet fra hinanden, da de kom for tæt på Uranus, eller rester tilbage fra dannelsestidspunktet for 4,5 milliarder år siden.

De nye data blev offentliggjort i denne uge i The Astronomisk Tidsskrift . De Pater og Molter ledede ALMA-observationerne, mens Michael Roman og Leigh Fletcher fra University of Leicester i Storbritannien ledede VLT-observationerne.

"Ringene på Uranus er sammensat forskellige fra Saturns hovedring, i den forstand, at i optisk og infrarød, albedoen er meget lavere:de er virkelig mørke, som trækul, " sagde Molter. "De er også ekstremt smalle sammenlignet med Saturns ringe. Den bredeste, epsilon ringen, varierer fra 20 til 100 kilometer bred, hvorimod Saturns er 100'er eller titusindvis af kilometer brede."

Manglen på støvstore partikler i Uranus' hovedringe blev først bemærket, da Voyager 2 fløj forbi planeten i 1986 og fotograferede dem. Rumfartøjet var ikke i stand til at måle temperaturen på ringene, imidlertid.

Til dato, astronomer har talt i alt 13 ringe rundt om planeten, med nogle støvbånd mellem ringene. Ringene adskiller sig på andre måder fra Saturns.

"Det er fedt, at vi overhovedet kan gøre dette med de instrumenter, vi har, " sagde han. "Jeg prøvede bare at forestille mig planeten så godt jeg kunne, og jeg så ringene. Det var forbløffende."

Både VLT- og ALMA-observationerne var designet til at udforske temperaturstrukturen i Uranus' atmosfære, med VLT, der sonderer kortere bølgelængder end ALMA.

"Vi var forbløffede over at se ringene springe tydeligt ud, da vi reducerede dataene for første gang, " sagde Fletcher.

Dette giver en spændende mulighed for det kommende James Webb-rumteleskop, som vil være i stand til at give stærkt forbedrede spektroskopiske begrænsninger på Uran-ringene i det kommende årti.