Astrónomos detectan un resplandor 'cálido' de los anillos de Urano

Imagen compuesta de la atmósfera y los anillos de Urano en longitudes de onda de radio, tomadas con la matriz de milímetro / submilimétrico de Atacama (ALMA) en diciembre de 2017. La imagen muestra la emisión térmica, o calor, de los anillos de Urano por primera vez, lo que permite a los científicos determinar Su temperatura es un frío de 77 K (-320 F). Las bandas oscuras en la atmósfera de Urano en estas longitudes de onda muestran la presencia de moléculas absorbentes de luz de radio, en particular gas de sulfuro de hidrógeno (H2S), mientras que las regiones brillantes como el punto polar norte contienen muy pocas de estas moléculas. Crédito: Edward M. Molter e Imke de Pater, UC Berkeley.

Los anillos de Urano son invisibles para todos, excepto para los telescopios más grandes, ni siquiera fueron descubiertos hasta 1977, pero son sorprendentemente brillantes con las nuevas imágenes de calor del planeta tomadas por dos grandes telescopios en los desiertos de Chile. 

El brillo térmico les da a los astrónomos otra ventana a los anillos, que se han visto solo porque reflejan un poco de luz en el rango visible u óptico y en el infrarrojo cercano. Las nuevas imágenes tomadas por el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) y el Very Large Telescope (VLT) permitieron al equipo por primera vez medir la temperatura de los anillos: un frio de 77 Kelvin o 77 grados por encima del cero absoluto. - la temperatura de ebullición del nitrógeno líquido y equivalente a 320 grados bajo cero Fahrenheit. 

Las observaciones también confirman que el anillo más brillante y más denso de Urano, llamado anillo epsilon, se diferencia de los otros sistemas de anillos conocidos dentro de nuestro sistema solar, en particular los anillos de Saturno de espectacular belleza. 

"Los anillos principalmente helados de Saturno son anchos, brillantes y tienen un rango de tamaños de partículas, desde el polvo del tamaño de una micra en el anillo D más profundo hasta decenas de metros en el tamaño de los anillos principales", dijo Imke de Pater, profesor de UC Berkeley. astronomía. "Falta el extremo pequeño en los anillos principales de Urano; el anillo más brillante, épsilon, se compone de rocas del tamaño de una pelota de golf y más grandes". 

En comparación, los anillos de Júpiter contienen en su mayoría partículas pequeñas de tamaño micrométrico (una micra es una milésima de milímetro). Los anillos de Neptuno también son en su mayoría polvo, e incluso Urano tiene amplias hojas de polvo entre sus anillos principales estrechos. 

"Ya sabemos que el anillo épsilon es un poco raro, porque no vemos las cosas más pequeñas", dijo el estudiante graduado Edward Molter. "Algo ha estado barriendo las cosas más pequeñas, o se está juntando. Simplemente no lo sabemos. Este es un paso hacia el entendimiento de su composición y si todos los anillos provienen del mismo material de origen, o son diferentes para cada anillo." 

Los anillos podrían ser antiguos asteroides capturados por la gravedad del planeta, restos de lunas que chocaron entre sí y se rompieron, los restos de lunas se desgarraron cuando se acercaron demasiado a Urano, o restos de la formación de hace 4.500 millones de años. 

Imagen de infrarrojo cercano del sistema de anillo de Urano tomada con el sistema de Óptica Adaptativa en el telescopio Keck de 10 m en julio de 2004. Esta imagen, tomada a una longitud de onda de 2,2 micrones, muestra el sistema de anillo principal a la luz solar reflejada. Esta longitud de onda en particular fue elegida ya que Urano en sí es oscuro, ya que el gas metano en su atmósfera absorbe la mayor parte de la luz solar entrante, de modo que los anillos relativamente débiles se destacan. Entre los anillos principales, que están compuestos de partículas de tamaño cm o más grandes, se pueden discernir láminas de polvo. Crédito: Imke de Pater, Seran Gibbard y Heidi Hammel, Icarus 180, 186-200 (2006).

Los nuevos datos fueron publicados en la revista Astronomical Journal. De Pater y Molter lideraron las observaciones de ALMA, mientras que Michael Roman y Leigh Fletcher de la Universidad de Leicester en el Reino Unido lideraron las observaciones del VLT. 

"Los anillos de Urano son diferentes en composición del anillo principal de Saturno, de igual forma en la óptica e infrarrojo, el albedo es mucho más bajo: son muy oscuros, como el carbón", dijo Molter. "También son extremadamente estrechos en comparación con los anillos de Saturno. El más ancho, el anillo épsilon, varía entre 20 y 100 kilómetros de ancho, mientras que los de Saturno tienen 100 o decenas de miles de kilómetros de ancho". 

La falta de partículas del tamaño de polvo en los anillos principales de Urano se observó por primera vez cuando la Voyager 2 voló por el planeta en 1986 y los fotografió. Sin embargo, la nave espacial no pudo medir la temperatura de los anillos. 

Hasta la fecha, los astrónomos han contado un total de 13 anillos en todo el planeta, con algunas bandas de polvo entre los anillos. Los anillos difieren en otros aspectos de los de Saturno. 

"Es genial que podamos hacer esto con los instrumentos que tenemos", dijo. "Estaba tratando de visualizar el planeta lo mejor que pude y vi los anillos. Fue increíble". 

Tanto las observaciones VLT como ALMA fueron diseñadas para explorar la estructura de temperatura de la atmósfera de Urano, con VLT sondeando longitudes de onda más cortas que ALMA. 

"Nos sorprendió ver los anillos destacarse claramente cuando redujimos los datos por primera vez", dijo Fletcher. 

Esto presenta una oportunidad emocionante para el próximo Telescopio Espacial James Webb, que podrá proporcionar restricciones espectroscópicas enormemente mejoradas en los anillos de Urano en la próxima década. 

Fuente: University of California, Berkeley