古怪的姿态古怪的环:这颗太阳系行星身上发生过什么?

作者:星空天文 / 公众号:cosmoscape 发布时间:2019-06-25

天文学家意外拍到天王星环自身发出的光。
天王星大气及其环在射电波段上的叠合影像,首次展现了天王星环的热辐射。ALMA
最近,天文学家使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米波望远镜阵列(ALMA)和甚大望远镜(VLT),意外地拍到了天王星环自身发出的微光。
天王星的环大部分由寒冷的石质颗粒组成。通常情况下,我们只能看到环反射的阳光,但ALMA和VLT擅长在毫米波和中红外波段上拍摄这些极寒颗粒自身产生的电磁辐射。
发现于1977年的天王星环非常昏暗,非最大的望远镜看不到。但在ALMA和VLT的热力学影像中,天王星的环却显得相当明亮。
这些热力学影像,为天文学家打开了另外一扇观察天王星环的窗。通过这些影像,天文学家第一次测出了天王星环的温度:77K。相当于零下196.15摄氏度。
观测结果确认了天王星最明亮、密度最高的环——埃普西龙环(Epsilon)与太阳系其他已知行星环,特别是土星环的区别。美丽的土星环宽阔而明亮,包含的颗粒从小到大一应俱全,既有微米级的尘埃,也有直径十米以上的巨石。但天王星主环缺少细小的尘埃,组成它的颗粒至少也有高尔夫球那么大。
在其他的太阳系行星环中,木星环主要由细小的微米级尘埃粒子组成。海王星环也是如此。但在天王星的环系统中,细小的尘埃粒子只分布在其狭窄主环的空隙间。这一点非常奇怪。天文学家认为,其主环中的细小微粒要么是被什么力量给清扫掉了,要么是在什么力量的影响下,被归到了一起。而了解这一点,是了解天王星环成分,以及这些环是否同源的重要一步。
行星环有可能是被行星引力俘获的小行星碎片,也有可能是卫星之间撞击产生的;有可能是卫星因太靠近行星解体后的残骸,也有可能是从45亿年前太阳系起源期遗留下来的原始物质。
天王星环与土星环相比要狭窄得多。天王星主环的宽度只有20至100公里,而土星环的宽度可达数百万公里。
天王星主环中缺少尘埃微粒这一事实,最早是由旅行者2号探测器1986年发现的,但当时的探测器无法对环的温度进行测量。到目前为止,天文学家总共在天王星周围发现了13条环,并在这些环之间发现了一些尘埃带。
天文学家能够发现天王星环发出的微光也属意外。他们原本一直在用ALMA和VLT对天王星大气的温度构成进行分析,但在影像中,他们意外地发现,天王星的环竟然显得异常明亮。天文学家相信,未来更先进的红外太空望远镜,将能够看到更加丰富的细节。
天王星是太阳系中姿态最古怪的行星。它几乎是躺着围绕太阳运行的。这样一个古怪的行星,同时拥有这样一个不太寻常的环,这背后是否会存在什么渊源呢?
天王星及其环的艺术想像图。图中的天王星在毫米波和中红外波段上散发着微光。NRAO / AUI / NSF / S. Dagnello
参考:
Thermal Emission from the Uranian Ring System
http://arxiv.org/abs/1905.12566
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