Les astronomes voient la lueur 'chaude' des anneaux d'Uranus


Image composite de l'atmosphère d'Uranus et des anneaux aux longueurs d'onde radio, prise avec le réseau ALMA en décembre 2017. L'image montre une émission thermique, ou chaleur, des anneaux d'Uranus pour la première fois, permettant aux scientifiques de déterminer leur température: un froid de 77 Kelvin (-320 F). Les bandes sombres de l’atmosphère d’Uranus à ces longueurs d’onde montrent la présence de molécules qui absorbent les ondes radio, en particulier d’hydrogène sulfuré. Les régions lumineuses comme la tache polaire nord (tache jaune à droite, car Uranus est incliné sur le côté) contiennent très peu de ces molécules. Crédit: UC Berkeley image par Edward Molter et Imke de Pater

Les anneaux d'Uranus sont invisibles pour tous, à l'exception des plus grands télescopes – ils n'ont pas été découverts avant 1977 – mais ils sont étonnamment brillants dans les nouvelles images thermiques de la planète prises par deux grands télescopes dans les hauts déserts du Chili.


La lueur thermique donne aux astronomes une autre fenêtre sur les anneaux, visibles uniquement parce qu'ils réfléchissent un peu de lumière dans le domaine visible ou optique et dans le proche infrarouge. Les nouvelles images prises par le Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) et le Very Large Telescope (VLT) d’Atacama ont permis à l’équipe de mesurer pour la première fois la température des anneaux: une température fraîche de 77 Kelvin, ou 77 degrés au-dessus du zéro absolu— la température d'ébullition de l'azote liquide et équivalent à 320 degrés au-dessous de zéro Fahrenheit.

Les observations confirment également que l'anneau le plus brillant et le plus dense d'Uranus, appelé anneau epsilon, diffère des autres systèmes d'anneaux connus de notre système solaire, en particulier des anneaux spectaculaires de Saturne.

"Les anneaux principalement glacés de Saturne sont larges, brillants et ont une gamme de tailles de particules allant de la poussière de la taille d'un micron dans l'anneau D le plus interne à des dizaines de mètres dans les anneaux principaux", a déclaré Imke de Pater, professeur à l'Université de Berkeley. astronomie. "Le petit bout manque dans les anneaux principaux d'Uranus; l'anneau le plus brillant, epsilon, est composé de rochers de la taille d'une balle de golf et plus gros."

En comparaison, les anneaux de Jupiter contiennent principalement des particules de la taille d'un micron (un micron est un millième de millimètre). Les anneaux de Neptune sont également principalement constitués de poussière et même Uranus a de larges couches de poussière entre ses anneaux principaux étroits.

"Nous savons déjà que l'anneau epsilon est un peu bizarre, car nous ne voyons pas les plus petites choses", a déclaré l'étudiant diplômé Edward Molter. "Quelque chose a balayé les petites choses, ou tout est glouton. Nous ne le savons pas. C'est un pas en avant pour comprendre leur composition et savoir si tous les anneaux proviennent du même matériau source ou sont différents pour chaque anneau . "

Les anneaux peuvent être d'anciens astéroïdes capturés par la gravité de la planète, des débris de lunes qui se sont écrasées et se sont brisés, les restes de lunes déchirées lorsqu'ils se sont trop approchés d'Uranus, ou des débris datant de leur formation, il y a 4,5 milliards d'années.

Image quasi infrarouge du système en anneau Uranian prise avec le système d'optique adaptative sur le télescope Keck de 10 mètres à Hawaii en juillet 2004. L'image montre la lumière réfléchie du soleil. Des plaques de poussière apparaissent entre les anneaux principaux, composés de particules de la taille ou de quelques centimètres. L'anneau epsilon vu dans les nouvelles images thermiques se trouve en bas. Crédit: image UC Berkeley par Imke de Pater, Seran Gibbard et Heidi Hammel, 2006

Les nouvelles données ont été publiées cette semaine dans Journal astronomique. De Pater et Molter ont dirigé les observations ALMA, tandis que Michael Roman et Leigh Fletcher de l’Université de Leicester au Royaume-Uni ont dirigé les observations du VLT.

"Les anneaux d'Uranus sont différents sur le plan compositionnel de l'anneau principal de Saturne, en ce sens que, dans l'optique et l'infrarouge, l'albédo est beaucoup plus bas: ils sont vraiment sombres, comme du charbon de bois", a déclaré Molter. "Ils sont également extrêmement étroits par rapport aux anneaux de Saturne. Le plus large, l'epsilon, varie de 20 à 100 kilomètres de large, alors que celui de Saturne mesure 100 ou plusieurs dizaines de milliers de kilomètres de large."

Le manque de particules en taille de poussière dans les principaux anneaux d'Uranus a été constaté pour la première fois lorsque Voyager 2 a survolé la planète en 1986 et les a photographiées. L’engin spatial n’a cependant pas pu mesurer la température des anneaux.

À ce jour, les astronomes ont compté 13 anneaux au total autour de la planète, avec quelques bandes de poussière entre les anneaux. Les anneaux diffèrent par d'autres aspects de ceux de Saturne.

"C'est cool que nous puissions même faire cela avec les instruments que nous avons", a-t-il déclaré. "J'essayais juste d'imaginer la planète de mon mieux et j'ai vu les anneaux. C'était incroyable."

Les observations VLT et ALMA ont toutes deux été conçues pour explorer la structure de la température de l'atmosphère d'Uranus, le VLT sondant des longueurs d'onde plus courtes que celles d'ALMA.

"Nous avons été étonnés de voir les anneaux sortir clairement lorsque nous avons réduit les données pour la première fois", a déclaré Fletcher.

Ceci représente une opportunité excitante pour le prochain télescope spatial James Webb, qui pourra fournir des contraintes spectroscopiques considérablement améliorées sur les anneaux uraniens au cours de la prochaine décennie.



Plus d'information:
Emission thermique du système cyclique uranien, arXiv: 1905.12566 (astro-ph.EP)

Citation:
                                                 Les astronomes voient la lueur «chaude» des anneaux d'Uranus (20 juin 2019)
                                                 récupéré le 20 juin 2019
                                                 à partir de https://phys.org/news/2019-06-astronomers-uranus.html

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