gov-civil-vilareal.ptDe warme gloed van ringen rond Uranus
>Alle vier de reuzenplaneten in ons zonnestelsel hebben ringen. Saturnus's zijn duidelijk, die van Jupiter zijn ongelooflijk dun, en terwijl Neptunus ringen heeft, heeft een van hen heldere gebieden die meer voor de hand liggende bogen vormen, waarvan de oorzaak onbekend is.
Uranus heeft ook ringen. Waarnemingen vanaf de grond en vanuit ruimtevaartuigen hebben uitgewezen dat er minstens tien smalle ringen zijn gemaakt van ijsdeeltjes, en ook drie bredere, stoffigere ringen. De ringen van Uranus zijn donker in zichtbaar licht, wat betekent dat ze niet veel zonlicht weerkaatsen, waardoor ze vanaf de aarde moeilijk te zien zijn.
Maar het leuke van donkere dingen die zonlicht absorberen, is dat ze warmer . Een fundamentele regel van de natuurkunde is dat alles boven een temperatuur van het absolute nulpunt licht uitzendt, en de golflengte (kleur) waar het de meeste energie uitstraalt, verandert met de temperatuur. Dus hoewel de ringen van Uranus niet veel zonlicht weerkaatsen, zijn ze warm genoeg om uitstoten licht. Het zou ver buiten het bereik van onze ogen liggen, in het verre infrarood (ook wel thermisch infrarood genoemd) en zelfs langere golflengten, zoals in het millimeterbereik.
Kort geleden, astronomen hebben Uranus op die golflengten waargenomen met behulp van de Very Large Telescope (gevoelig voor thermische IR) en ALMA, de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, beide in Chili. Het doel van de waarnemingen was om naar de atmosfeer van de reuzenplaneet te kijken, maar tot hun verbazing een van de ringen was helder genoeg om gemakkelijk te herkennen in de afbeeldingen !
Waarnemingen van Uranus en zijn ringen op verschillende golflengten (van links naar rechts 3,1 millimeter, 2,1 mm, 1,3 mm en 18,8 micron (thermisch infrarood) laten zien dat de epsilon-ring licht uitstraalt. Uranus is erg helder en is voor de duidelijkheid gemaskeerd. Creditcard : Molter, et al.
De heldere ring die je op die afbeeldingen kunt zien, is de ε (epsilon) ring, de helderste van allemaal. Hoewel niet zichtbaar met het oog, worden er ook verschillende andere ringen gedetecteerd in de afbeeldingen (ze verschijnen als je al het licht van elliptische annuli (ringen) rond Uranus op de juiste afstanden verzamelt en al het licht optelt). Dit is de eerste keer dat de ringen ooit zijn gezien in uitgezonden thermisch licht; eerdere waarnemingen laten altijd zien dat ze zonlicht weerkaatsen.
Het leuke hiervan - letterlijk - is dat dit betekent dat de temperatuur van de ringdeeltjes kan worden gemeten (aangezien, nogmaals, de manier waarop objecten licht uitstralen, hangt af van de temperatuur). De astronomen ontdekten dat de ringdeeltjes een temperatuur hebben van 77 Kelvin - dat is ongeveer -200° C, rond de temperatuur die stikstof condenseert van een gas tot een vloeistof. Dus ja, we hebben het hier koud ... maar toch, dat is warmer dan je zou verwachten voor ijs op de afstand van Uranus van de zon, zelfs als de deeltjes donker zijn.
Samengesteld beeld van Uranus en zijn ringen in millimetergolflengten toont de ringen die licht uitstralen vanwege hun warme temperatuur van 77K. Credit: Edward Molter en Imke de Pater
De reden hiervoor hangt af van een aantal dingen, waaronder hoe goed de deeltjes warmte afgeven (de zogenaamde thermische inertie ), en hoe snel de afzonderlijke deeltjes roteren. Het eerste deel kan intuïtief logisch voor je zijn; sommige alledaagse voorwerpen houden de warmte beter vast dan andere. Een glazen taartvorm blijft bijvoorbeeld langer warm dan een metalen bakvorm als je hem uit de oven haalt. Dat betekent dat glas een hogere thermische traagheid heeft dan metaal, dus het duurt langer om af te koelen (in werkelijkheid is het ingewikkelder dan dit, omdat dingen in je keuken afkoelt door geleiding, waardoor de lucht die ermee in contact staat wordt verwarmd, terwijl dingen in de ruimte om die warmte als licht weg te stralen, een veel minder efficiënt proces).
Het andere deel, over spin, is een beetje vreemder. Wat daar aan de hand is, is dat een ringdeeltje in het zonlicht zit, dus de ene helft wordt iets warmer dan de helft die van de zon afgekeerd is. Als het deeltje snel ronddraait, heeft een bepaald deel van het oppervlak niet veel tijd om die warmte weg te stralen voordat het weer wordt opgewarmd terwijl het terug in het zonlicht draait. Het hele deeltje heeft ongeveer dezelfde temperatuur. Als het echter langzaam draait, is de kant die naar de zon is gericht veel warmer dan de donkere kant, die tijd heeft om warmte af te stralen en daarom koeler wordt.
De waarnemingen van de ringen geven aan dat de zonovergoten en donkere kanten van de ringdeeltjes een verschillende temperatuur hebben, dus ofwel langzaam draaien ofwel een lage thermische inertie hebben. Ik weet dat dit misschien esoterisch lijkt, maar het is dit soort bewijs dat wetenschappers helpt een beeld op te bouwen van wat er in die ringen gebeurt; we kunnen achterhalen waar de ringdeeltjes van zijn gemaakt en hoe ze reageren op hun omgeving.
Daarover gesproken, de nieuwe resultaten geven ook aan dat er niet veel stof is tussen de ringen. De nieuwe waarnemingen zijn niet zo gevoelig voor stof, maar komen overeen met andere waarnemingen die zijn . Als er stof zou zijn, zouden de waarnemingen er anders uitzien.
Dit houdt ook in dat de deeltjes in de ε-ring vrij groot zijn, geen enkele kleiner dan ongeveer een centimeter of zo (bijvoorbeeld de grootte van een druif of een golfbal). Dat is heel anders dan de ringen van Saturnus, waar dingen zo klein als een micron (een miljoenste van een meter; een mensenhaar is ongeveer 100 micron breed) gebruikelijk zijn. De deeltjes in de ringen van Uranus zijn veel groter dan dat, wat impliceert dat ze een andere oorsprong hebben (of, waarschijnlijker, een andere geschiedenis) dan de ringen van Saturnus. Misschien slijpen ze niet zo veel in elkaar, of misschien worden kleine deeltjes uitgeblazen door een of ander mechanisme dat in de omgeving van Uranus werkt.
Dat is niet duidelijk, dus het is nog een mysterie dat moet worden opgelost. Er zijn veel echt fundamentele dingen die we nog steeds niet weten over de buitenste planeten, en observaties zoals deze helpen. Het zou zelfs nog beter zijn om een grote Cassini-achtige missie naar Uranus en/of Neptunus te hebben, iets dat daar een paar jaar zou kunnen blijven om echt goed rond te kijken. Er zijn een aantal ideeën die door NASA worden overwogen , maar we zijn nog een eind verwijderd van het zien van een echte missie van hen.
laurier wens spreuk
Ik hoop dat daar snel verandering in komt. Uranus en Neptunus zijn de enige planeten in het zonnestelsel die nog nooit in een baan om de aarde zijn geweest (als je Pluto als een planeet wilt zien, is dat ook niet zo, maar New Horizons heeft tonnen hi-res afbeeldingen gekregen , waar de afbeeldingen van Uranus en Neptunus van Voyager 2 zijn niet zo scherp). Over beide valt nog veel te leren.
