土星可能是最引人注目的,但它并不是太阳系中唯一被光环环绕的行星。 去年我们发现了更多关于 13 个环的信息天王星当它对这颗冰行星进行光轰炸时,天文学家拍摄了一张热图像。
研究人员首次能够确定环的温度,并确认主环(称为ε环)与太阳系中的其他环不同。
通常,土星是唯一有光环的行星,因为土星围绕天王星运行,木星,而海王星只能用强大的望远镜(或像朱诺这样的探测器,它捕捉到这张令人惊叹的照片,拍摄的是幽灵般的木星环之一)。
到底能有多少个戒指呢? 木星有四。 海王星有五。 土星有数千。
说到天王星,我们对它的环知之甚少,因为它们反射的光和近红外波长的光非常少,通常用于太阳系观测。 事实上,它们是如此暗淡,直到 1977 年才被发现。(木星被发现1979年,和海王星的1984年.)
(爱德华·莫尔特和伊姆克·德·佩特/加州大学伯克利分校)
因此,当天文学家为探索行星大气层的温度结构而拍摄的热图像中出现这些光环时,有些出乎意料。 尤其清晰的是ε环。
“当我们第一次减少数据时,我们惊讶地发现环清晰地跳出来,”天文学家利·弗莱彻说来自莱斯特大学。
因为这是热图像,团队第一次能够了解环的温度:只有 77 开尔文,液氮的沸点在标准大气压下。 (天王星的表面温度得到低至 47 开尔文,所以它更酷。)
它还证实,与其他行星周围的环相比,这些环确实很奇怪。 1986 年,当航海者 2 号飞越天王星并拍摄了一系列快乐的照片时,家乡的科学家们注意到光环似乎缺少了一些东西。
在土星环中,颗粒的尺寸范围很广,从粉状灰尘到大块巨石。 木星和海王星都有非常多尘埃的环,主要由细颗粒组成。
与此同时,天王星有片状尘埃之间它是环,但环本身只包含高尔夫球大小以上的块。
“我们看不到更小的东西,”天文学家爱德华·莫尔特说加州大学伯克利分校。
“有什么东西把较小的东西扫掉了,或者它们都聚集在一起了。我们只是不知道。这是了解它们的成分以及所有环是否来自相同来源材料,或者每个环都不同的一步。 ”。
(Molter 等人,arXiv,2019)
可能的来源包括来自卫星的撞击喷射物,如在木星环; 小行星被地球引力捕获,然后以某种方式粉碎; 行星形成时留下的碎片(不太可能,因为它们被认为就在6亿年历史最多); 或来自理论上的影响的碎片确实把地球撞到一边了。
最可能的解释是固体轨道物体被撞击或潮汐力摧毁。
这还不是全部。 根据之前的数据,包括凯克天文台 2004 年拍摄的近红外图像,天王星周围光环的构成与其他光环不同。
“这反照率低得多:它们真的很黑,就像木炭一样,”莫尔特说。 “与土星环相比,它们也极其狭窄。最宽的是ε环,宽度从20到100公里不等,而土星环的宽度为数百或数万公里。”
因此,即使有令人惊叹的新照片,这些戒指仍然是一个巨大的谜团。 但这是一个谜团,可能很快就会有更多线索,当詹姆斯·韦伯太空望远镜拥有最先进的观测技术的天王星将于 2021 年升空。我们希望观测天王星能够为其争取一些宝贵的时间。
同时,该研究发表在天体物理学杂志。
本文的一个版本最初发布于 2019 年 6 月。