70. gadu beigās zinātnieki izdarīja diezgan interesantu atklājumu par Saules sistēmas gāzes gigantu. Pateicoties notiekošajiem novērojumiem, izmantojot uzlabotu optiku, tika atklāts, ka tādiem gāzes milžiem kā Urāns un ne tikai Saturns ir gredzenu sistēmas. Galvenā atšķirība ir tā, ka šīs gredzenu sistēmas nav viegli saskatāmas no attāluma, izmantojot parasto optiku, un tām ir nepieciešams īpašs laiks, lai redzētu, kā gaisma atspīd no tām.
Vēl viens veids, kā tos izpētīt, ir novērot viņu planētu infrasarkanā vai radio viļņu garumā. To nesen parādīja astronomu komanda, kas veica Urāna novērojumus, izmantojot Atacama lielo milimetru / submilimetru masīvu (ALMA) un ļoti lielo teleskopu (VLT). Papildus temperatūras rādījumu iegūšanai no gredzeniem viņi apstiprināja to, ko daudzi zinātnieki kādu laiku ir turējuši aizdomās par tiem.
Pētījums, kurā aprakstīti viņu atklājumi “Termiskās emisijas no Urāna gredzenu sistēmas”, nesen parādījās Astronomijas žurnāls. Pētījuma komandā bija Edvards Molters un Imke de Paters no Kalifornijas universitātes Bērklijā (kurš veica ALMA novērojumus), savukārt Maikls Romāns un Leiga Flečere (no Lesteras universitātes) veica VLT novērojumus.
Lai gan Viljams Heršels aprakstīja iespējamā gredzena ap Urānu atrašanu jau 1789. gadā, Urāna gredzenus komanda galīgi neatklāja līdz 1977. gadam, izmantojot NASA Kuipera gaisa novērošanas centru. Šie novērojumi apstiprināja četru gredzenu esamību, bet neilgi pēc tam tika atklāti vēl seši. Kad Voyager 2 pagājis garām Uranam 1986. gadā, tas ieguva pirmos tiešos gredzenu attēlus un atklāja vienpadsmito.
Kopš tā laika kopējais novēroto gredzenu skaits ir pieaudzis līdz trīspadsmit. Turklāt Habla kosmiskais teleskops un Keka observatorija apstiprināja divu iepriekš nezināmu gredzenu esamību, kas daudz lielākā attālumā riņķo Urānu un ir zilā un sarkanā krāsā. Tas norāda, ka šiem “ārējiem gredzeniem” ir atšķirīgs sastāvs nekā iekšējiem gredzeniem (kas ir pelēki).
Neskatoties uz šiem atklājumiem, sīkāka izpratne par Urāna gredzeniem (ieskaitot tā daļiņu lielumu un sadalījumu) līdz šim ir bijusi vāji ierobežota. Tāpēc komanda sanāca kopā
Šie apvienotie dati atklāja, ka Urāna sistēmā temperatūra ir tikai 77 K (-196 ° C; -320 ° F). Novērojumi arī apstiprināja, ka Urāna spilgtākais un blīvākais gredzens (Epsilona gredzens) atšķiras no citām zināmajām gredzenu sistēmām mūsu Saules sistēmā. Kā intervijā Berkeley News paskaidroja UC Berkeley astronomijas profesors Imke de Pater:
“Saturna galvenokārt ledaini gredzeni ir plaši, gaiši un ar daļiņu izmēru diapazonu, sākot no mikronu lieluma putekļiem iekšējā D gredzens, galvenajos gredzenos līdz desmitiem metru lielumā. Urāna galvenajos gredzenos trūkst mazā gala; spilgtāko gredzenu, epsilonu, veido golfa bumbiņas izmēra un lielākas klintis. ”
Tas atšķir Urāna Epsilona gredzenu no Saturna gredzeniem, kas sastāv no ūdens ledus un putekļu daudzuma, sākot no mikrometriem līdz metriem. Tas ir pretrunā arī ar Jupitera gredzeniem, kuros pārsvarā ir mazas, mikronu lieluma daļiņas, un Neptūna gredzeniem, kas pārsvarā ir putekļi. Pat Urāna galvenajiem gredzeniem starp tām ir arī plašas putekļu loksnes.
Ir svarīgi zināt vielas sastāvu un sadalījumu šajās gredzenu sistēmās
“Mēs jau zinām, ka epsilona gredzens ir mazliet dīvains, jo mēs neredzam mazākus materiālus. Kaut kas ir izsvītrojis mazākus sīkumus vai tas viss kopā mirdz. Mēs vienkārši nezinām. Šis ir solis, lai izprastu to sastāvu un to, vai visi gredzeni nāk no viena un tā paša izejmateriāla vai katram gredzenam ir atšķirīgi.
“Urāna gredzeni kompozīcijā atšķiras no Saturna galvenā gredzena tādā nozīmē, ka optiskajā un infrasarkanajā stāvoklī albedo ir daudz zemāks: tie tiešām ir tumši, piemēram, kokogles. Tie ir arī ārkārtīgi šauri, salīdzinot ar Saturna gredzeniem. Platākais, epsilona gredzens, svārstās no 20 līdz 100 kilometriem, turpretī Saturns ir 100 vai desmitiem tūkstošu kilometru plats. ”
Šis putekļu lieluma daļiņu trūkums pirmo reizi tika pamanīts, kad Voyager 2 kosmosa zonde lidoja pa planētu 1986. gadā, bet kosmosa kuģis tajā laikā nespēja izmērīt gredzenu temperatūru. Tomēr gan VLT, gan ALMA novērojumi tika izstrādāti (daļēji), lai varētu izpētīt Urāna atmosfēras temperatūras struktūru.
Interesanti, ka tieši to tolaik mēģināja darīt pētnieku komanda. Bet, samazinot datus, viņi pamanīja kaut ko vēl iespaidīgāku: Urāna gredzeni viņiem spoži spīd. “Ir forši, ka mēs to varam izdarīt pat ar mūsu rīcībā esošajiem instrumentiem,” sacīja Molters. “Es tikai centos attēlot planētu pēc iespējas labāk, un es redzēju gredzenus. Tas bija pārsteidzošs."
Šī pētījuma rezultāti ir īpaši aizraujoši, ja ņem vērā, ka nākamās paaudzes teleskopi, kas tuvākajā laikā nonāks kosmosā (piemēram, Džeimsa Veba kosmiskais teleskops), spēs gredzenus aplūkot ar vēl lielāku precizitāti un jutīgumu. Šie novērojumi ļaus astronomiem uzlikt ievērojami uzlabotus spektroskopiskos ierobežojumus Urāna gredzenu sistēmai un, iespējams, arī pārējiem gāzes gigantu modeļiem.
