Кредит: Научный институт космического телескопа
Ученые, использующие космический телескоп НАСА, отправились в поиска доказательств одного явления и обнаружили совсем другое.
Исследовательская группа изучила четыре крупнейших луна ледяного гиганта Урана, седьмая планета с нашего Солнца, в поисках признаков взаимодействия между магнитосферой Урана и поверхностями лун. (Магнитосфера — это область, окружающая небесное тело, где на магнитное поле астрономического объекта влияет частицы с электрическим зарядом.)
В частности, команда предсказала, что, основываясь на взаимодействии с магнитосферой Урана, «ведущие» стороны этих приливно заблокированных лун, которые всегда сталкиваются в том же направлении, в котором они вращаются на планете, будут более яркими, чем «затягивающие» стороны, всегда противостоящие. Это было бы связано с темнотацией радиации их задней стороны заряженными частицами, такими как электроны, пойманные в магнитосфере Урана.
Вместо этого они не обнаружили никаких доказательств потемнения на лунах, следя за следами, и четкие доказательства потемнения ведущих сторон внешних лун. Это удивило команду и указывает на то, что магнитосфера Урана может не сильно взаимодействовать с ее большими лунами, противоречащие существующим данным, собранным на длинах волн вблизи инфракрасных.
Острое ультрафиолетовое зрение Хаббла и спектроскопические возможности имели решающее значение для того, чтобы команда позволила команде исследовать условия поверхности на этих лунах и раскрыть удивительные результаты.
Пять крупнейших лун Урана — иногда называют «классическими лунами» — появляются в зубчатой, примерно диагональной линии сверху вправо слева. Это помеченные Титании, Оберон, Умбриэль, Миранда и Ариэль. Также виден тень Ариэля, которая наложена на Уран. Слабые, призрачные, сатурноподобные кольца окружают синего ледяного гиганта. Кредит: Наука: НАСА, ЕКА, СТСКИ, Кристиан Сото (STSCI); Обработка изображений: Джозеф ДеПасквале (STSCI)
Сложная магнитная среда «странного» урана
Четыре луны в этом исследовании — Ариэль, Юмбль, Титания и Оберон — привязаны к Урану, так что они всегда показывают ту же сторону планеты. Сторона луны, стоящей перед направлением движения, называется ведущим полушарием, в то время как сторона, которая обращена назад, называется запекающим полушарием. Мысль заключалась в том, что заряженные частицы, пойманные вдоль линий магнитного поля, в первую очередь попадают в отставку каждой луны, которая потемнеет это полушарие.
«Уран странный, поэтому всегда было неясно, насколько магнитное поле на самом деле взаимодействует со своими спутниками», — пояснил главный следователь Ричард Картрайт из прикладной физики Университета Джона Хопкинса. «Для начала, он наклонен на 98 градусов по сравнению с эклиптикой».
Это означает, что Уран резко опрокинут по сравнению с орбитальной плоскостью планет. Он очень медленно катится вокруг солнца на боку, когда завершает свою орбиту на 84 года.
«Во время пролета Voyager 2 магнитосфера Урана была наклонена примерно на 59 градусов от орбитальной плоскости спутников. Итак, есть дополнительный наклон к магнитному полю», — объяснил Картрайт.
Поскольку линии Уран и его магнитного поля вращаются быстрее, чем его луны вращаются на планете, магнитные поля линии постоянно протягивают мимо лун. Если магнитосфера урана взаимодействует с ее лунами, заряженные частицы должны преимущественно ударить по поверхности затяжных сторон.
Эти заряженные частицы, а также космические лучи нашей галактики должны затемнить зацепленные полушарии Ариэля, Умбэля, Титана и Оберона и, возможно, генерировать углекислый газ, обнаруженный на этих лунах. Команда ожидала, что это особенно для внутренних лун Ариэль и Умбриэль, притягивающие полушарии будут темнее, чем ведущие стороны ультрафиолетовых и видимых длин волн.
Но это не то, что они нашли. Вместо этого ведущие и следственные полушарии Ариэля и Амбриэля на самом деле очень похожи по яркости. Тем не менее, исследователи действительно увидели разницу между полушариями двух внешних лун, Титании и Оберона, а не с лунами, которые они ожидали.
Уран и луны с компасом. Кредит: Научный институт космического телескопа
Откройте для себя последние в науке, технологии и пространстве с более чем 100 000 подписчиков, которые полагаются на Phys.org для Daily Insights. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получите обновления о прорывах, инновациях и исследованиях, которые имеют значение — ежедневно или еженедельно.
Как жуки на лобовом стекле
Даже чужая, разница в яркости была противоположностью того, что они ожидали. Две наружные луны имеют более темные и красные ведущие полушария по сравнению с их следами. Команда считает, что пыль от некоторых нерегулярных спутников Урана покрывает ведущие стороны Титания и Оберона.
Нерегулярные спутники — это естественные тела, которые имеют большие, эксцентричные и наклонные орбиты относительно экваториальной плоскости их родительской планеты. Микрометеориты постоянно попадают в поверхности нерегулярных спутников Урана, выбросив небольшие кусочки материала на орбиту вокруг планеты.
В течение миллионов лет этот пыльный материал движется внутрь к Урану и в конечном итоге пересекает орбиты Титании и Оберона. Эти внешние луны промезываются сквозь пыль и поднимают ее в основном на своих ведущих полушариях, которые сталкиваются вперед. Это очень похоже на ошибки, которые попадают в лобовое стекло в вашей машине, когда вы едете по шоссе.
Этот материал приводит к тому, что Титания и Оберон имеют более темные и красные ведущие полушарии. Эти внешние луны эффективно защищают внутренние луны Ариэль и Умбриэль из пыли, поэтому полушария внутренних лун не показывают разницу в яркости.
«Мы видим то же самое, что и в системе Сатурн, и, вероятно, в системе Юпитера»,-сказал соавтор Брайан Холлер из научного института космического телескопа Брайан Холлер. «Это одно из первых доказательств, которое мы видим в аналогичном материале среди уранских спутников».
«Так что это поддерживает другое объяснение», — сказал Картрайт. «Это коллекция пыли. Я даже не ожидал, что вы поймете эту гипотезу, но вы знаете, данные всегда вас удивляют».
Основываясь на этих выводах, Картрайт и его команда подозревают, что магнитосфера Урана может быть довольно спокойной, или она может быть более сложной, чем считалось ранее. Возможно, происходит взаимодействие между лунами Урана и магнитосферой, но по какой -то причине они не вызывают асимметрии в ведущих и тяжких полушариях, как подозревали исследователи. Ответ потребует дальнейшего изучения загадочного урана, его магнитосферы и его лун.
Уникальное ультрафиолетовое зрение Хаббла
Чтобы наблюдать яркости четырех крупнейших уранских лун, исследователям потребовались уникальные ультрафиолетовые возможности Хаббла. Наблюдение за целями в ультрафиолетовом свете невозможно от земли из -за эффектов фильтрации защитной атмосферы Земли. Никакие другие современные космические телескопы не имеют сопоставимого ультрафиолетового зрения и резкости.
«Hubble, с его ультрафиолетовыми возможностями, является единственным учреждением, которое могло бы проверить нашу гипотезу», — сказал христианский Сото Научного института космического телескопа, который провели большую часть извлечения и анализа данных. Сото представил результаты этого исследования 10 июня на 246 -м собрании Американского астрономического общества в Анкоридже, Аляска.
Дополнительные данные от космического телескопа Джеймса Уэбба из НАСА помогут предоставить более полное понимание уранианской спутниковой системы и ее взаимодействия с магнитосферой планеты.
Информация от: научным институтом космического телескопа
