Кольца Урана

За 200 лет до этих значимых событий кольца Урана не раз упоминались в астрономической науке. Например, Уильям Гершель предоставлял информацию о проводимых наблюдениях. Однако астрономы современности имеют сомнения в вероятности такого открытия в связи со слабостью и тусклостью колец. Ведь они просто не могли быть обнаружены с использованием оборудования того времени.

Первое полученное изображение кольца 1986U2R/ζ

В 2008 г. земному миру было открыто 13 колец. Есть вероятность нахождения между основными элементами более слабых дуг и скоплений. Все известные человечеству кольца являются тёмными и имеют уровень альбедо, не превышающий 2%. Есть предположение, что в их составе присутствует водяной лёд, а также органические вещества.

Самое первое упоминание о рассматриваемой системе приходится на 22 февраля 1789 года. В примечаниях к наблюдениям Уильям Гершель отметил, что, возможно, кольца существуют у Урана. Предположительно они имеют красный цвет. Эти записи впоследствии оказались в журнале Королевского общества в 1797 году. Однако на протяжении следующих двух столетий эти кольца вовсе не упоминались. Это дало основания для подозрения того факта, что Гершелем была допущена колоссальная ошибка. Тем не менее, наблюдения со счетов не сброшены, а их результаты имеют вес в астрономическом обществе.

Окончательное подтверждение факта присутствия в системе Урана колец приходится на 10 марта 1977 года. Это было сделано тремя учёными, которые и признаны как первооткрыватели. Данное открытие произошло совершенно случайно, когда эти люди планировали вести наблюдения за состоянием атмосферы планеты Уран (при наблюдении за звездой). Но в процессе ими было обнаружено сокращение блеска звезды несколько раз. Это явление привело к открытию 9-ти новых колец Урана.

После этого к поверхности планеты было отправлено специальное космическое устройство «Вояджер-2», это позволило совершить открытие ещё двух колец. В 2005 г. с использованием телескопа «Хаббл» случилось открытие ещё двух колец, которые не были известны ранее. В 2006 г. появилась возможность различения цветов этих колец. Выяснилось, что один объект синий, второй – красный.

μ и ν — кольца Урана (R/2003 U1 и U2), обнаруженные телескопом «Хаббл» в 2005

Узкие главные кольца

Так как кольца Урана, вероятно, молоды, они должны непрерывно пополняться фрагментами столкновений между более крупными телами. По некоторым оценкам, время разрушения спутника размером с Пак может составлять несколько миллиардов лет. Соответственно, спутник меньших размеров разрушится гораздо быстрее. Таким образом, возможно, что все внутренние и внешние кольца Урана являются продуктом разрушения спутников размером меньше Пака в течение последних четырёх с половиной миллиардов лет.

ε (эпсилон)

Кольцо ε (эпсилон) — самое яркое и самое плотное из колец Урана и ответственно примерно за две трети света, отражаемого кольцами. У этого кольца самый большой эксцентриситет из всех, оно также обладает незначительным орбитальным наклонением. Наблюдения покрытия звёзд этим кольцом, проведённые с Земли и «Вояджера-2», показали, что его нормальная «оптическая глубина» варьируется от 0,5 до 2,5 и максимальна вблизи перицентра орбиты кольца. «Эквивалентная глубина» кольца ε — около 47 километров и не изменяется на протяжении всей его длины.

Несмотря на столь малую толщину, кольцо состоит из нескольких слоёв частиц. Средний размер частиц этого кольца — 0,2—20 метров. Из-за своей исключительной тонкости кольцо ε исчезает при наблюдении с ребра. Низкое содержание пыли в кольце можно объяснить аэродинамическим сопротивлением протяжённой атмосферной короны Урана.

У него есть два «спутника-пастуха» — Корделия (внутренний) и Офелия (внешний). Внутренний край кольца находится в орбитальном резонансе 24:25 с Корделией, а внешний край — в резонансе 14:13 с Офелией. Чтобы эффективно «пасти» (удерживать в существующих границах) кольцо, масса каждого спутника должна быть как минимум втрое больше массы кольца. Масса кольца ε оценивается примерно в 1016 кг.

δ (дельта)

Кольцо δ круглое и имеет небольшое наклонение. У кольца отмечены значительные необъяснённые азимутальные изменения нормальной оптической глубины и ширины. Внешний край кольца находится в орбитальном резонансе 23:22 с Корделией. Кольцо δ состоит из двух компонентов: узкого, оптически плотного, и широкого с низкой оптической глубиной. Ширина узкого компонента — 4,1—6,1 км, его эквивалентная глубина — 2,2 км, что соответствует нормальной оптической глубине около 0,3—0,6. Широкий компонент кольца δ имеет ширину приблизительно 10—12 км, и его эквивалентная глубина близка к 0,3 км.

γ (гамма)

Кольцо γ узкое, оптически плотное и имеет небольшой эксцентриситет. Его орбитальное наклонение почти равно нулю. Ширина кольца меняется от 3,6 до 4,7 км, хотя эквивалентная глубина неизменна и равна 3,3 км. Нормальная оптическая глубина этого кольца — 0,7—0,9. Кольцо γ такое же геометрически тонкое, как и кольцо ε, и практически лишено пыли. Ширина и нормальная оптическая глубина этого кольца свидетельствуют о значительных азимутальных вариациях. Неизвестно, что позволяет этому кольцу оставаться таким узким, но было замечено, что его внутренний край находится в резонансе 6:5 с Офелией.

η (эта)

Кольцо η имеет нулевой эксцентриситет и наклонение. Подобно кольцу δ, оно состоит из двух компонентов: узкого оптически плотного и широкого наружного с низкой оптической глубиной. Ширина узкого компонента составляет 1,9—2,7 км, а эквивалентная глубина — около 0,42 км, что соответствует нормальной оптической глубине приблизительно в 0,16—0,25. Широкий компонент имеет ширину около 40 км и эквивалентную глубину около 0,85 км, что, в свою очередь, говорит о нормальной оптической глубине в 2·10 −2 .

В прямо рассеянном свете кольцо η выглядит ярким, что указывает на присутствие в нём значительного количества пыли, по всей вероятности, в широком компоненте. Геометрически широкий компонент намного толще, чем узкий. Как и большинство колец, кольцо η демонстрирует существенные азимутальные изменения в нормальной оптической глубине и ширине, в некоторых местах кольцо настолько узко, что даже «пропадает».

α и β (альфа и бета)

α и β — самые яркие после ε кольца в системе Урана. Как и у кольца ε, их яркость и ширина отличаются в разных участках. Наибольшую яркость и ширину эти кольца имеют в 30° от апоцентра, а наименьшую — в 30° от перицентра. Кольца α и β имеют значительный орбитальный эксцентриситет и незначительное наклонение. Ширина этих колец составляет 4,8—10 км и 6,1—11,4 км соответственно. Эквивалентные оптические глубины равны 3,29 и 2,14 км, что говорит о нормальной оптической глубине в 0,3—0,7 и 0,2—0,35 соответственно. Массы каждого из колец α и β приблизительно оцениваются как 5·1015 кг, что примерно равно половине массы кольца ε.

Кольца 6, 5 и 4

Кольца 6, 5 и 4 — это самые тусклые и почти самые близкие к Урану кольца. Наклонение этих колец самое большое, и их орбитальные эксцентриситеты — наибольшие среди всех колец, кроме ε. Кольца 6, 5 и 4 — также и самые узкие кольца Урана — оценочно 1,6—2,2 км, 1,9—4,9 км и 2,4—4,4 км соответственно. Их эквивалентные глубины составляют 0,41 км, 0,91 км и 0,71 км, что говорит о нормальной оптической глубине 0,18—0,25, 0,18—0,48 и 0,16—0,3 соответственно.

Они разделены на три группы

Девять узких основных колец, два пылевых и два внешних. Слабые кольца и полосы пыли могут существовать только временно или состоять из нескольких отдельных дуг, которые иногда выявляются в ходе покрытий Ураном какой нибудь звезды.

Частицы в оппозиции демонстрируют увеличение яркости. Это означает, что их альбедо намного ниже, когда они наблюдаются не в рассеянном свете. Они имеют красноватый цвет в ультрафиолетовой и видимой частях спектра и серый в ближнем инфракрасном диапазоне.

Химический состав частиц неизвестен. Тем не менее, они не могут состоять из чистого водяного льда, как у Сатурна, потому что слишком темные, темнее, чем внутренние спутники.

Это означает, что они, вероятно, состоят из смеси льда и темного материала. Природа этого материала не ясна, но это может быть органическим соединением значительно почерневшим от заряженных частиц магнитосферы Урана.

Пунктирная линия показывает положение внутреннего нового кольца, обнаруженного с помощью космического телескопа Хаббл и подтвержденного наземными наблюдениями с помощью телескопа Кек II на Гавайях. На фото сверху показана ранее известная система колец, а в нижней части фото показан расширенный вид слабых колец снятых в инфракрасном диапазоне телескопом Кек. Также, Хабблом было найдено еще одно новое внешнее кольцо, но оно не было обнаружено телескопом Кек. Это говорит о том, что оно содержит меньше пыли, чем внутреннее, и его труднее обнаружить. Новые открытия сделаны в видимом свете с помощью усовершенствованной камеры Хаббла. Слабые, пыльные кольца на орбите Урана, лежат далеко за пределами ранее известных 11.

Они разделены на три группы

Девять узких основных колец, два пылевых и два внешних. Слабые кольца и полосы пыли могут существовать только временно или состоять из нескольких отдельных дуг, которые иногда выявляются в ходе покрытий Ураном какой нибудь звезды.

Кольца Урана в прямом и рассеянном свете, снимок Вояджера-2

Частицы в оппозиции демонстрируют увеличение яркости. Это означает, что их альбедо намного ниже, когда они наблюдаются не в рассеянном свете. Они имеют красноватый цвет в ультрафиолетовой и видимой частях спектра и серый в ближнем инфракрасном диапазоне.

Химический состав частиц неизвестен. Тем не менее, они не могут состоять из чистого водяного льда, как у Сатурна, потому что слишком темные, темнее, чем внутренние спутники.

Это означает, что они, вероятно, состоят из смеси льда и темного материала. Природа этого материала не ясна, но это может быть органическим соединением значительно почерневшим от заряженных частиц магнитосферы Урана.

Новое кольцо Урана

Пунктирная линия показывает положение внутреннего нового кольца, обнаруженного с помощью космического телескопа Хаббл и подтвержденного наземными наблюдениями с помощью телескопа Кек II на Гавайях. На фото сверху показана ранее известная система колец, а в нижней части фото показан расширенный вид слабых колец снятых в инфракрасном диапазоне телескопом Кек. Также, Хабблом было найдено еще одно новое внешнее кольцо, но оно не было обнаружено телескопом Кек. Это говорит о том, что оно содержит меньше пыли, чем внутреннее, и его труднее обнаружить. Новые открытия сделаны в видимом свете с помощью усовершенствованной камеры Хаббла. Слабые, пыльные кольца на орбите Урана, лежат далеко за пределами ранее известных 11.