С 1986 года, когда зонд «Вояджер-2» зарегистрировал радио- и ультрафиолетовое излучение Урана, астрономы ожидали обнаружить у него инфракрасные сигналы. Авторы нового исследования утверждают, что теперь эта загадка решена и начинается новая эра изучения этой планеты.
Магнитное поле Урана — одна из главных особенностей этой планеты. Центр поля смещен на треть радиуса тела, а само поле находится под сильным наклоном (59 градусов) к оси вращения планеты. Каждый местный день (~17 часов), полюса магнитного поля меняются местами. Ученые не знают причины такого наклона поля, но надеются, что сияния на планете помогут в его изучении.
Благодаря наблюдениям в ближнем инфракрасном диапазоне за сияниями Юпитера и Сатурна астрономы выяснили особенности взаимодействия магнитосферы, ионосферы и термосферы на этих планетах. С 1990-х годов ученые пытались увидеть инфракрасные сияния на Уране для изучения его взаимодействий, но безрезультатно.
Яркие вспышки образуются, когда высокоэнергетические заряженные частицы, движущиеся по линиям магнитного поля планеты, сталкиваются с частицами её атмосферы. На Уране атмосфера в основном состоит из водорода и гелия, поэтому сияния (в отличие от полярного сияния на Земле) видны за пределами видимого спектра.
Вближнем инфракрасном диапазоне ключевыми объектами наблюдений являются катионы триводорода — заряженные частицы. Яркость их излучения меняется в зависимости от температуры и плотности среды. Благодаря этому его можно применять как термометр для измерения температуры планет.
Ученые впервые зафиксировали катионы триводорода на Уране в 1992 году. С их помощью изучали ионосферу планеты. Однако для связи их излучения с инфракрасными сияниями требовалась большей продолжительности и точности данных.
Астрономы из Лестерского университета изучили наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне, сделанные телескопом «Кек II» в 2006 году. В ходе шестичасовых наблюдений обсерватория фиксировала состояние Урана.
Астрономы обнаружили увеличение излучения от тритиевого водорода.
Сравнение интенсивности, температуры, плотности частиц и полного излучения позволило сделать вывод, что усиление вызвано сиянием. Во время усиления плотность увеличивалась при минимальных изменениях температуры. опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Работа является итогом тридцатилетних исследований урановых сияний. Она подтвердила наличие инфракрасных сияний, открывая новую эру изучения этих явлений на Уране. Результаты позволят глубже понять сияния ледяных гигантов и работу магнитных полей планет Солнечной системы, экзопланет и нашей планеты. прокомментировалаРезультаты исследования предоставила аспирантка Эмма Томас из Школы физики и астрономии Лестерского университета.
Температура газовых гигантов, к которым относится Уран, значительно выше ожидаемой при исчислении тепла, поступающего от звезды. Возможно, их нагревают яркие вспышки, поэтому астрономы уделяют им большое внимание.