天文学家看到天王星光环的“温暖”光芒

天文学家看到天王星光环的“温暖”光芒

首先，这些光环的热图像使科学家们能够确定它们的温度

天王星的光环除了最大的望远镜外，几乎所有人都看不见——它们直到1977年才被发现——但在智利高沙漠地区的两架大型望远镜拍摄的这颗行星的最新热图像中，它们出奇地明亮。热辉光为天文学家提供了观测光环的另一扇窗。之所以能看到光环，是因为它们在可见光或可见光的范围内以及近红外波段反射了少量光线。新拍摄的图像由阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)和甚大望远镜(VLT)允许团队第一次测量的温度环:一个很酷的77 k,或77度高于绝对零度——液态氮的沸点,相当于零下320华氏度。

这些观测也证实天王星最明亮和密度最大的环，称为epsilon环，与我们太阳系中其他已知的环系统不同，特别是土星的那些异常美丽的环。加州大学伯克利分校天文学教授伊姆克·德·佩特说:“土星主要的冰环又宽又亮，其颗粒大小不一，从最内层D环中微米大小的尘埃，到主环中数十米大小的尘埃。”“小的一端在天王星的主环中缺失;最亮的环，epsilon，由高尔夫球大小和更大的岩石组成。”相比之下，木星的光环大多含有微米大小的小颗粒(一微米是千分之一毫米)。海王星的光环也大多是尘埃，甚至天王星的窄主光环之间也有大片尘埃。

“我们已经知道epsilon环有点奇怪，因为我们看不到更小的东西，”研究生Edward Molter说。“有些东西把小的东西都扫出去了，或者它们都粘在一起了。我们只是不知道。这是了解它们组成的一步，以及是否所有的环都来自相同的原料，还是每个环都不同。”光环可能是被行星引力捕获的前小行星，可能是卫星相互撞击并破碎的残余物，也可能是卫星在过于接近天王星时被撕裂的残余物，或者是45亿年前形成时遗留下来的碎片。

新的数据发表在本周的《天文学杂志》上。De Pater和Molter负责ALMA的观测，而英国莱斯特大学的Michael Roman和Leigh Fletcher负责VLT的观测。Molter说:“天王星的光环与土星的主光环在成分上不同，在光学和红外上，它们的反照率要低得多:它们真的很暗，就像木炭一样。”“与土星环相比，它们也非常狭窄。最宽的爱扑塞隆环的宽度从20公里到100公里不等，而土星的爱扑塞隆环的宽度是100公里或数万公里。”

当旅行者2号于1986年飞越天王星并拍摄它们时，人们首次注意到天王星主光环中缺少尘埃大小的粒子。然而，航天器无法测量光环的温度。到目前为止，天文学家已经计算出地球上共有13个光环，光环之间有一些尘埃带。土星环与土星环在其他方面有所不同。“很酷，我们甚至可以用现有的仪器来做这件事，”他说。“我只是尽我所能想象这颗行星，我看到了光环。这是令人惊叹的。”VLT和ALMA观测都是为了探索天王星大气的温度结构，VLT探测的波长比ALMA短。弗莱彻说:“当我们第一次减少数据时，我们惊讶地发现光环清晰地跳了出来。”这为即将到来的詹姆斯·韦伯太空望远镜提供了一个令人兴奋的机会，它将在未来十年为天王星环提供极大改善的光谱限制。