Un grup de cercetare maghiar-german a făcut o descoperire specială despre lunile lui Uranus

O echipă de cercetători germano-maghiari a descoperit că imaginea termică a lunilor din Uranus seamănă cel mai mult cu planetele pitice din Centura Kuiper, care sunt mai reci decât mai reci. Acest lucru ridică întrebarea interesantă dacă aceste luni ar fi putut să se fi născut și aici și să migreze pe planeta Uranus de aici? Scris de Detre Örs Hunor, liderul grupului de cercetare germano-ungar care a făcut descoperirea, este o descoperire interesantă și semnificativă la nivel internațional.

Caracteristicile a cinci luni majore au fost determinate sub îndrumarea unui cercetător maghiar

Astronomul William Herschel a descoperit planeta Uranus și cele două luni ale sale acum mai bine de 230 de ani. Pe baza măsurătorilor cu infraroșu îndepărtat ale telescopului spațial Herschel numit după el, un grup de astronomi condus de Detre Örs Hunor (Institutul Max-Planck pentru Astronomie, Germania) a determinat cu succes proprietățile fizice ale celor 5 luni majore din Uranus.

William Herschel, descoperitorul lui Uranus Sursa: Wikimedia Commons/Lemuel Francis Abbott

Pe baza luminii infraroșii medii și îndepărtate a lunilor (care înseamnă căldură generată pe suprafața lunară din cauza radiației Soarelui), cercetătorii consideră că tovarășii seamănă cel mai mult cu planetele pitice, cum ar fi Pluto. Echipa de cercetare a dezvoltat o nouă tehnică,

prin intermediul cărora lumina lunilor era separată de lumina lui Uranus, de o mie de ori mai strălucitoare decât ei.

Suprafața planetei pitice Pluto. Imaginea prezintă Sputnik Planum (stânga) și munții din jurul câmpiei (dreapta) Sursa: NASA/New Horizons

Studiul a fost publicat recent în renumita revistă astronomică engleză Astronomy & Astrophysics.

Explorarea regiunilor exterioare ale sistemului solar a fost efectuată anterior de nave spațiale concepute pentru călătorii lungi și lungi, cum ar fi Voyager 1 și 2, Cassini-Huygens și New Horizons.

Sondele interplanetare New Horizons sunt pionieri în cercetarea Pluto Sursa: NASA/JPL

Acum, însă, un grup de cercetare germano-ungar condus de Detre Örs Hunor de la Institutul german Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) a arătat că putem obține rezultate noi și interesante din observații pe termen lung cu suficientă ingeniozitate.

Montaj imagine comparând dimensiunea lui Uranus și Pământ Sursa: NASA (Imagine modificată de Jcpag2012)

Cercetătorii au folosit date de la telescopul spațial Herschel, care a efectuat măsurători între 2009 și 2013 și în dezvoltarea și funcționarea căruia, pe lângă MPIA, a fost implicat activ Institutul de astronomie Miklós Konkoly Thege al Centrului de Cercetări în Astronomie și Științe ale Pământului.

Cu oglinda sa imensă de 3,5 metri, acest telescop spațial surprinde imagini mult mai clare decât predecesorii săi.

lungimi de undă cu infraroșu îndepărtat. Acesta poartă numele astronomului William Herschel, care a descoperit radiațiile infraroșii în 1800.

Telescopul spațial Herschel. Imaginea navei spațiale poate fi văzută înaintea propriei sale imagini a formației stelelor Vela-C. Sursa: Consorții ESA/ESA/PACS & SPIRE, T. Hill, F. Motte, Laboratoire AIM Paris-Saclay, CEA/IRFU

Cu câțiva ani mai devreme, el a descoperit și planeta Uranus și două dintre lunile sale (Titania și Oberon), care sunt acum studiate în detaliu de cercetători împreună cu alte trei luni pe care planeta le-a descoperit ulterior (Miranda, Ariel și Umbriel).

Descoperirea lunilor din datele Herschel s-a datorat doar întâmplării

„De fapt, am fost curioși de efectul pe care îl au obiectele foarte luminoase din gama infraroșu, cum ar fi Uranus, asupra senzorilor camerelor”, a declarat Ulrich Klaas, unul dintre coautorii studiului care a jucat rolul principal rolul de la MPIA numit telescopul spațial PACS., de asemenea, în dezvoltarea instrumentului său care furnizează date pentru articol.

Lunile, care au apărut ca niște puncte mici pe imagini, au fost observate doar întâmplător.

Imagini la scară cu cele mai mari cinci luni Uranus, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania și Oberon. Imaginile au fost realizate de nava spațială Voyager-2 pe 24 ianuarie 1986, când a trecut de Uranus Sursa: NASA/JPL/MPIA

Camera PACS vede în intervalul de 70 până la 160 micrometri de lumină cu infraroșu îndepărtat. Rezoluția unui telescop este proporțională cu diametrul telescopului, dar invers proporțională cu lungimea de undă a luminii pe care o vede.

Această gamă de lungimi de undă este de aproximativ o sută de ori mai mare decât intervalul de vizibilitate al unui telescop spațial Hubble de dimensiuni similare. Acest lucru înseamnă că, deși PACS vede căldura celor mai reci obiecte cu gheață - ceea ce Hubble nu vede - este nevoie, de asemenea, de aproximativ o sută de ori mai multe imagini neclare.

Cele mai mari cinci luni ale lui Uranus Sursa: European Southern Observatory/ESA

Prin urmare, lunile aproape s-au contopit în imaginea lui Uranus.

Cu toate acestea, obiectele reci precum Uranus și lunile sale (cu temperaturi cuprinse între 60 și 80 Kelvin, adică -213 până la -193 grade Celsius din cauza radiației solare) par foarte luminoase la aceste lungimi de undă.

Primul plan al suprafeței înghețate a Mirandei Sursa: Voyager 2 - Imagine NASA

"Aceste informații cu infraroșu îndepărtat lipseau din cunoștințele noastre de până acum. Deci, completate cu măsurători de la telescopul spațial Spitzer și de la instalația de infraroșu pentru telescop (NASA), imaginea noastră a fost completă". - a adăugat Zoltán Balog, care era și membru al echipei MPIA PACS.

Descoperirile au fost făcute într-un moment norocos

"Observațiile au avut loc, de asemenea, într-un moment foarte norocos", a explicat Thomas Müller de la Max-Planck-Institute for Extraterrestische Physics (MPE) din Garching, care a condus și dezvoltarea instrumentului PACS.

„Axa de rotație a lui Uranus și, prin urmare, planul de orbită al lunilor sale, deviază anormal de pe orbita lor în jurul Soarelui. Uranus orbitează Soarele timp de câteva decenii, dar pentru cea mai mare parte a orbitei sale radiația soarelui ajunge fie la sud, fie la nord stâlpi.

Axa Uranus deviată anormal față de alte planete din sistemul solar Sursa: NASA/JPL-Caltech

Cu toate acestea, în timpul măsurătorilor, regiunile ecuatoriale din Uranus au fost expuse în principal soarelui. Pe baza acestora, am putut măsura,

măsura în care suprafața lunilor păstrează căldura pe măsură ce migrează spre partea de noapte a lui Uranus.

- Din datele colectate, am aflat multe despre natura materialului care le compune ", a spus Müller, care a efectuat calculele modelului în timpul cercetării și le-a folosit pentru a determina caracteristicile termice (termice) și fizice ale lunilor.

Sursa navei spațiale Titania pe Voyager 2: NASA/JPL - PIA00039

Pe măsură ce nava spațială Voyager 2 a trecut de Uranus în 1986, condițiile au fost mult mai puțin favorabile pentru efectuarea unei măsurători similare. În acea perioadă, instrumentele puteau observa doar regiunile sudice ale Uranus și lunile.

Lunile seamănă cu planete pitice de la marginea sistemului solar

Müller a descoperit că aceste suprafețe lunare sunt extrem de bune la reținerea căldurii și la răcirea destul de lentă. Astronomii au observat până acum un fenomen similar doar în cazul corpurilor cerești mici cu o suprafață foarte aspră, înghețată.

Pe baza acestui fapt, echipa de cercetare a concluzionat că lunile lui Uranus seamănă cel mai mult cu planetele pitice din regiunile exterioare ale sistemului solar, precum Pluto sau Haumea.

O fotografie a lunii Ariel făcută de Voyager 2. Lunile mari Uranus prezintă caracteristici precum planete pitice care orbitează sistemul solar Sursa: NASA/JPL

Alte cercetări, de asemenea cu instrumentul Herschel/PACS, au arătat că lunile neregulate aflate mai departe de Uranus au capacități diferite de reținere a căldurii. Aceste luni tind să fie mai mici și mai puțin legate așa-numitele. Ele seamănă cu TNO-urile,

care sunt mici corpuri cerești care orbitează Soarele în zona de dincolo de Neptun.

„Acest lucru se potrivește bine cu teoria care explică originea lunilor exterioare ale lui Uranus”, a adăugat Müller. „Din cauza orbitei lor haotice, credem că Uranus a capturat aceste corpuri cerești într-o etapă ulterioară a evoluției sale”.

Axa lui Uranus este aproape identică cu planul orbitei sale Sursa: Telescop spațial Hubble - NASA Marshall Space Flight Center

Cu sistemul optic Herschel, imaginea fiecărui obiect asemănător unui punct arată mai degrabă ca un „plecsni” neuniform, pătat.

în imaginile PACS. Aceasta este funcția Point Spread Function (PSF) în limba engleză, care împrăștie imaginea fiecărui obiect asemănător unui punct cu același model pe întregul detector PACS. Cu obiecte luminoase precum Uranus, fiecare mic detaliu al PSF devine vizibil, dar aproape orbeste camera PACS într-o zonă imensă.

Imaginea din dreapta arată poziția și orbita celor mai mari cinci luni ale lui Uranus, așa cum s-a văzut pe 12 iulie 2011 de la telescopul spațial Herschel. Imaginea color falsă din dreapta arată radiația de căldură a lunilor după ce a scăzut de peste o mie de ori lumina lor din Uranus Sursa: T. Müller (HdA)/Ö. H. Detre și colab./MPIA (Herschel PACS, 70 micrometri)

"Lunile mai slabe de 500-7400 de ori sunt atât de mici departe de gigantul gazos încât par să se îmbine cu PSF trasat de Uranus. Doar cele două cele mai strălucitoare luni, Titania și Oberion, se pot distinge oarecum prin ochii din imagini. Știam însă că toți se ascund acolo! " - așa a fost descrisă provocarea de Gábor Marton, unul dintre coautorii studiului, angajat al Institutului Astronomic Miklós Thege din Budapesta.

Prelucrarea sofisticată a datelor face vizibil ceea ce anterior era invizibil

Această descoperire accidentală l-a determinat pe Detre Örs Hunor, liderul cercetării, să facă lunile „ascunse” în strălucirea strălucitoare a lui Uranus.,

astfel, luminozitatea lor poate fi, de asemenea, măsurată în mod fiabil.

"În cazuri similare, cum ar fi atunci când căutăm exoplanete, folosim așa-numitele coronografe pentru a ascunde lumina de la steaua centrală", a explicat Detre.

Fotografie a lui Miranda făcută de Voyager 2 de NASA/JPL-Caltech

"Cu toate acestea, telescopul spațial nu avea un astfel de dispozitiv. În schimb, am solicitat stabilitatea fotometrică și optică remarcabilă a camerei PACS. Aceasta înseamnă că forma și rezistența PSF Uranus nu se vor schimba.,

doar lunile slabe se mișcă aproape invizibil în imagini.

„El a calculat poziția exactă a lunilor în momentul observațiilor și, folosind luminozitatea stabilă deja menționată, a dezvoltat o metodă pentru a elimina lumina lui Uranus din date.

Imaginile explică modul în care a fost îndepărtat semnul lui Uranus. În stânga: imaginea arată strălucirea lui Uranus și a celor 5 luni principale ale sale măsurate la o lungime de undă în infraroșu de 70 micrometri în același timp. În mijloc: un model realizat cu atenție bazat pe date care arată doar distribuția luminanței lui Uranus. În dreapta: rezultatul final care este lăsat din imaginea din stânga după scăderea centrului din acesta. Sursa: Detre și colab./MPIA

Am fost șocați când am văzut o imagine cu 4 luni clar conturate în fotografii. Chiar și cel mai slab al cincilea, care orbitează Miranda, a apărut ".

- Spuse Detre. „Rezultatele noastre au arătat foarte bine că nu avem neapărat nevoie de călătorii interplanetare complicate pentru a învăța lucruri noi despre sistemul nostru solar”. a spus un coautor, Hendrik Linz, în numele MPIA. "Mai mult decât atât, metoda dezvoltată poate fi utilizată și pentru a monitoriza în continuare arhiva electronică a Agenției Spațiale Europene (ESA). Cine știe ce surprize erau încă ascunse în vederea arhivei spre mare?"

Sursa: (Detre, Ö. H.; Müller, TG; Klaas, U.; Marton, G.; Linz, H.; Balog, Z. "Fotometria Herschel -PACS a celor cinci mari luni ale lui Uranus". Astronomie și astrofizică 641: A76.)