Nowe obserwacje zagadkowych pierścieni zewnętrznych Urana wykazały, że są one jeszcze bardziej tajemnicze, niż sądzili astronomowie, a ich niezwykłe właściwości wskazują na pewne zagadkowe zjawiska dziejące się z układem księżyców planety.
Obserwacje te sugerują, że małe, tajemnicze księżyce o zaskakująco różnej naturze są źródłem cząstek tworzących dwa najbardziej zewnętrzne pierścienie i że prawdopodobnie istnieje jeszcze więcej nieodkrytych księżyców, które można dodać do 29 znanych już krążących wokół Urana.
Podróżnik 2 wykonał pierwsze zdjęcia pierścieni Urana, gdy ten przelatywał obok siódmej planety słoneczny w styczniu 1986 r. i od tego czasu Kosmiczny Teleskop Hubble’a i dziesięciometrowe teleskopy w Obserwatorium WM Kecka na Mauna Kea na Hawajach odkryli dalsze słabe pierścienie wokół lodowego olbrzyma, co daje w sumie 13. Nazwy pierścieni pochodzą od alfabetu greckiego, a dwa ostatnie, najbardziej zewnętrzne, pierścienie o nazwach (𝛍) i nu (𝛎) zostały odkryte dopiero w okresie obserwacji prowadzonych w latach 2003–2005 przez zespół kierowany przez Marka Showaltera z Instytutu SETI.
Szczególnie zagadkowe są pierścienie mu i nu. Te wstępne obserwacje wykazały, że pierścień mu był bardziej niebieski niż pierścień nu, który miał czerwony odcień. Kolory informują o ich składzie. Niebieski oznacza bardzo małe cząstki, podczas gdy czerwony wskazuje na kurz. Wydawałoby się, że pierścienie mu i nu mają bardzo różne pochodzenie, ale nikt nie wiedział, jakie było to pochodzenie.
Teraz, dodając dane w podczerwieni z Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba zgodnie ze starszymi obserwacjami Hubble’a i Kecka zespół kierowany przez Imke de Pater z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, w tym Showalter, był w stanie wygenerować pierwsze pełne widmo odbicia pierścieni, które odnosi się do sposobu, w jaki odbijają one światło słoneczne. Widmo potwierdziło ich kolory i dostarczyło pewnych wskazówek na temat ich pochodzenia.
„Dekodując światło tych pierścieni, możemy prześledzić zarówno rozkład wielkości cząstek, jak i skład, co rzuca światło na ich pochodzenie i oferuje nowy wgląd w sposób powstawania i ewolucji układu Urana i podobnych do niego planet” – stwierdził de Pater w swoim badaniu oświadczenie.
Księżyce Urana zostały nazwane na cześć postaci ze sztuk Williama Szekspira i wiersza Aleksandra Pope’a, zgodnie z konwencją zapoczątkowaną przez Johna Herschela. Pięć dużych księżyców – Miranda, Oberon, Tytania, Umbriel i Ariel – krążą wokół Urana dalej, ale 14 z małych księżyców krąży wokół Urana bliżej niż te pięć księżyców i to właśnie wśród tych 14 księżyców znajdują się pierścienie mu i nu.
Widmo odbicia pokazuje, że pierścień mu wykonany jest z cząstek lodu wodnego. To pasuje do jedynego innego niebieskiego pierścienia w układ słonecznya mianowicie pierścień E Saturna powstający w wyniku kriowulkanizmu na księżycu Saturna Enceladusktóry wyrzuca gejzery wody w przestrzeń kosmiczną. Odkryto nawet źródło lodowych cząstek w pierścieniu mu: nieregularny księżyc Mab o szerokości 12 kilometrów (7,5 mili), odkryty przez Showaltera w 2003 roku. Jednak większość pozostałych księżyców wewnętrznych jest bardziej zakurzona i skalista. Dlaczego Mab składa się głównie z lodu?
Tymczasem pierścień nu jest bardziej brudny, gdyż 10 do 15% jego składu składa się z bogatych w węgiel związków organicznych, typowych dla zimnych okolic zewnętrznego Układu Słonecznego. Wydaje się, że pierścień nu powstaje w wyniku pyłu wyrzucanego z nieodkrytych księżyców znajdujących się w grupie księżyców wewnętrznych.
„Materiał pierścieni nu pochodzi z uderzeń mikrometeorytów i zderzeń pomiędzy niewidzialnymi ciałami skalistymi bogatymi w materiały organiczne, które muszą orbitować pomiędzy niektórymi ze znanych księżyców” – powiedział de Pater. „Jednym z interesujących pytań jest to, dlaczego ciała macierzyste pozyskujące te pierścienie tak bardzo różnią się składem”.
Istnieją wskazówki, że jasność pierścienia mu subtelnie się zmienia, chociaż to, co mówi nam ta wskazówka, nie jest jeszcze poznane. Biorąc jednak pod uwagę niewielki rozmiar i słabość tych maleńkich księżyców, wydaje się, że rozwiązanie tajemnic Urana oraz jego układu pierścieni i księżyców musi poczekać na nową misję.
„Podejrzewam, że aby odpowiedzieć na to pytanie, będziemy potrzebować zbliżeń zdjęć z przyszłej misji statku kosmicznego do Urana” – powiedział Showalter.
Na szczęście misję nad nim trwają prace – o ile pozwalają na to środki finansowe – ponieważ powrót na Urana był najwyższym planetarnym priorytetem w najnowszym przeglądzie dekadowym Narodowej Akademii Nauk.
Wyniki opublikowano 16 kwietnia w czasopiśmie „ Journal of Geophysical Research: Planety.
