Ученые-астрономы впервые зарегистрировали излучение рентгеновских лучей от Урана, газового гиганта, ось вращения которого наклонена почти под углом 98 градусов к плоскости его орбиты.
Рентгеновское излучение исходит от множества тел в Солнечной системе — от Венеры до Сатурна, включая спутники Юпитера. Ранее в этот перечень не были включены лишь малоизученные ледяные гиганты — Уран и Нептун. Недавно группе ученых из Великобритании, Китая, США и Франции удалось впервые обнаружить рентгеновское свечение Урана: это стало возможно благодаря космической обсерватории «Чандра».
Уран – планета, находящаяся на седьмой орбите от Солнца, обладает двумя кольцами, расположенными вокруг экватора, и преимущественно состоит из водорода и гелия. Его масса превышает массу Земли более чем в 14 раз. В отличие от других планет Солнечной системы, ось вращения Урана наклонена. Изучение этой зеленовато-голубой планеты-гиганта затруднено, поскольку только космический аппарат «Вояджер-2» пролетал мимо нее в конце 1980-х годов. Поэтому ученые используют телескопы, находящиеся ближе к Земле, в частности «Чандра» и «Хаббл».
Авторы нового исследования использовали наблюдения за 2002 год, а затем за 2017-й. Благодаря первому набору данных они обнаружили четкие рентгеновские лучи, а из второго — возможную вспышку в этом диапазоне. Рентгеновское изображение от обсерватории «Чандра» (розовый цвет) наложили на оптическое изображение, полученное телескопом «Кек-1» во время еще одной серии наблюдений в 2004 году.
Почему Уран излучает рентгеновские лучи? Астрономы объясняют, что Юпитер и Сатурн отражают рентгеновское излучение, исходящее от Солнца, подобно тому, как это делает атмосфера Земли. Изначально исследователи предполагали, что большая часть зарегистрированных ими рентгеновских лучей также связана с этим отражением. Однако, имеются явные признаки наличия еще как минимум одного дополнительного источника. Предполагается, что кольца этой планеты сами генерируют эти лучи, подобно тому, как это делают кольца Сатурна.
Уран окружен заряженными частицами, такими как электроны и протоны. Столкновение этих частиц с кольцами может вызвать их свечение в рентгеновском диапазоне. Альтернативная версия предполагает, что часть излучения связана с полярными сияниями – явлениями, которые ранее уже фиксировались на Уране, но на других длинах волн. Полярные сияния наблюдаются также на Земле и Юпитере: на газовом гиганте они возникают из двух источников – электронов, движущихся вдоль силовых линий магнитного поля, подобно тому, как это происходит на нашей планете, и положительно заряженных атомов и молекул, падающих в полярные области.
Если это действительно ключ к решению, то астрономам необходимо определить причину возникновения полярных сияний на Уране. Ориентация осей вращения и магнитного поля других планет Солнечной системы, которая близка к перпендикулярности плоскости их орбит, в отличие от ситуации с Ураном, где ось вращения почти параллельна его орбите вокруг Солнца, и смещение магнитного поля от центра планеты, может приводить к тому, что полярные сияния на газовом гиганте будут иметь необычайно сложный и изменчивый характер.