Голубые кольца планет-гигантов: теория происхождения

Открытое в 2005 году внешнее кольцо Урана имеет ярко-голубой оттенок. Такое же кольцо ранее было открыто и у Сатурна. В голубых кольцах Урана и Сатурна обнаружены небольшие спутники, что, как считают ученые, не случайно. «В самом центре голубого внешнего кольца Сатурна вращается Энцелад, а в центре орбиты кольца Урана — Мэб», — говорит Эмк де Патэр (Imke de Pater), профессор астрономии Калифорнийского университета. — Голубой цвет колец говорит о том, что в них преобладают микрочастицы. Кольца, состоящие из более крупных осколков вещества, имеют красноватый оттенок".

Многие астрономы объясняют голубой цвет кольца E Сатурна вулканическими выбросами Энцелада, содержащими мелкую пыль, газ и частицы льда. Но как в таком случае объяснить наличие такого же кольца у Урана? Спутник Мэб, чья орбита находится в этом кольце, — ледяной шар диаметром приблизительно 24 км, что составляет лишь одну двадцатую диаметра Энцелада. Он слишком мал, чтобы предполагать его внутреннюю вулканическую активность.

Вероятный сценарий образования голубого кольца Сатурна был предложен еще до того, как гейзеры Энцелада были обнаружены космической станцией «Кассини» в ноябре прошлого года. Удар метеорита мог вызвать выброс вещества на орбиту спутника. Крупные фрагменты под действием сил гравитации осели на поверхности Энцелада, а на орбите остались только мельчайшие частицы, поскольку они подвержены влиянию других сил — давления солнечного света, вихревых магнитных моментов, действующих на заряженные частицы пыли, а также гравитационных флуктуаций, обусловленных экваториальным сжатием Сатурна.

В результате образовалось широкое кольцо из частиц размером не более 0,1 микрона (в тысячу раз меньше диаметра человеческого волоса), которые рассеивают и отражают преимущественно голубой свет. «Эта модель полностью соответствует тому, что мы наблюдаем на Уране, — комментирует проф. де Патэр, — хотя детали процесса пока не совсем ясны».

Голубые кольца Сатурна и Урана удивительно похожи. Оба являются наиболее удаленными от своих планет и оба содержат спутники. Это не простое совпадение, считают ученые. Скорее всего, их возникновение обусловлено одними и теми же физическими процессами.

Другие кольца планет-гигантов — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна — имеют красный оттенок. Это объясняется не только тем, что они содержат крупные частицы размером от нескольких микрон до нескольких метров, отражающие красный свет, но также и тем, что само вещество содержит большое количество красного железа.

Голубое кольцо Урана было открыто в результате сравнения данных наземного инфракрасного телескопа Кек на Гавайях и оптической камеры орбитального телескопа Хаббла. Астрономы де Патэр (de Pater), Хаммел (Hammel) и Гиббард (Gibbard) вели наблюдения за планетой с 2000 года, использую инфракрасную камеру NIRC2 второго поколения и адаптивную оптическую систему телескопа Кек II. В августе 2005 г. они получили 30 новых изображений планеты и ее кольцевой структуры. Аналогичные исследования проводили также Марк Шоуолтер (Mark Showalter) из института SETI и Джек Лиссауэр (Jack Lissauer) из научно-исследовательского центра Эймса (NASA). С 2003 по 2005-й годы они собрали многочисленные снимки Урана, сделанные оптической камерой телескопа Хаббла в видимом диапазоне.

Лишь после наложения снимков и тщательного анализа ученые пришли к выводу, что им удалось обнаружить новые кольца планеты, сообщает SpaceFlightNow. В декабре 2005 года астрономы Шоуолтер и Лиссауэр сообщили об открытии двух новых колец Урана, 12-го и 13-го, и двух новых спутников (26-го и 27-го по счету) — Мэб и Купидона. Одновременно де Патэр, Хаммел и Джиббард сообщили об открытии красного внутреннего кольца, но внешнее, голубое кольцо ими обнаружено не было. Пик яркости голубого кольца зафиксирован на расстоянии приблизительно 97 700 км от центра планеты, точно на орбите спутника Мэб.

Дальнейший анализ, проведенный обеими группами исследователей, показал, что внешнее кольцо, хорошо заметное в видимом свете, не могло запечатлеться на инфракрасных снимках. Наименьший из спутников Урана, Мэб, также невидим в инфракрасном свете, что свидетельствует о том, что он, вероятно, покрыт льдом, подобно другим внешним спутникам планеты.

#gallery#
Ученые планируют продолжить совместные наблюдения, чтобы получить дополнительную информацию о кольцах и о поверхности Урана. В 2007 году взаимное расположение Земли и Урана будет наиболее благоприятным для исследований.