Eind jaren zeventig deden wetenschappers een nogal interessante ontdekking over de gasreuzen van het zonnestelsel. Dankzij voortdurende waarnemingen met behulp van verbeterde optica, werd onthuld dat gasreuzen zoals Uranus - en niet alleen Saturnus - ringsystemen om zich heen hebben. Het belangrijkste verschil is dat deze ringsystemen niet op afstand goed zichtbaar zijn met conventionele optica en een uitzonderlijke timing vereisen om te zien dat licht van hen wordt weerkaatst.
Een andere manier om ze te bestuderen, is door hun planeet te observeren in infrarood- of radiogolflengten. Dit werd onlangs aangetoond door een team van astronomen die Uranus observaties hebben uitgevoerd met de Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) en de Very Large Telescope (VLT). Naast het verkrijgen van temperatuurmetingen van de ringen, bevestigden ze wat veel wetenschappers al geruime tijd over hen vermoeden.
Het onderzoek waarin hun bevindingen worden beschreven, "Thermal Emissions from the Uranian Ring System", verscheen onlangs in The Astronomical Journal. Het studieteam bestond uit Edward Molter en Imke de Pater van de University of California, Berkeley (die de ALMA-observaties uitvoerden), terwijl Michael Roman en Leigh Fletcher (van de University of Leicester) de VLT-observaties uitvoerden.
Terwijl William Herschel beschreef dat hij al in 1789 een mogelijke ring rond Uranus zag, werden de ringen van Uranus pas in 1977 definitief ontdekt door een team dat gebruik maakte van NASA's Kuiper Airborne Observatory. Deze waarnemingen bevestigden het bestaan van vier ringen, terwijl er kort daarna nog eens zes werden ontdekt. Wanneer Voyager 2 passeerde Uranus in 1986, het behaalde de eerste directe beelden van de ringen en ontdekte een elfde.
Sindsdien is het totaal aantal waargenomen ringen gestegen tot dertien. Daarnaast opmerkingen van de Hubble-ruimtetelescoop en Keck Observatory bevestigde het bestaan van twee voorheen onbekende ringen die om een veel grotere afstand om Uranus cirkelen, die blauw en rood van kleur zijn. Dit geeft aan dat deze "buitenringen" een andere samenstelling hebben dan de binnenringen (die grijs zijn).
Ondanks deze ontdekkingen is een gedetailleerd begrip van de ringen van Uranus (inclusief de grootte en verdeling van de deeltjes) tot nu toe slecht beperkt gebleven. Vandaar dat het team samenkwam
Wat deze gecombineerde gegevens onthulden, was dat het Uranus-systeem een temperatuur heeft van slechts 77 K (-196 ° C; -320 ° F). De waarnemingen bevestigden ook dat de helderste en dichtste ring van Uranus (de Epsilon-ring) verschilt van de andere bekende ringsystemen in ons zonnestelsel. Zoals Imke de Pater, een professor in astronomie van UC Berkeley, uitlegde in een interview met Berkeley News:
"De voornamelijk ijzige ringen van Saturnus zijn breed, helder en hebben een reeks deeltjesgroottes, van stof van micronformaat in de binnenste D ring, tot tientallen meters groot in de hoofdringen. Het kleine uiteinde ontbreekt in de hoofdringen van Uranus; de helderste ring, epsilon, bestaat uit golfbalgrote en grotere rotsen. ”
Dit onderscheidt de Epsilon-ring van Uranus van de ringen van Saturnus, die zijn samengesteld uit waterijs en sporen van stof die in grootte variëren van micrometers tot meters. Het staat ook haaks op de ringen van Jupiter, die voornamelijk kleine deeltjes van micronformaat bevatten en de ringen van Neptunus die voornamelijk stof zijn. Zelfs de belangrijkste ringen van Uranus hebben ook brede vellen van stof tussen hen.
Het is belangrijk om de samenstelling en distributie van materie in deze ringsystemen te kennen
"We weten al dat de epsilon-ring een beetje raar is, omdat we de kleinere dingen niet zien. Iets is het vegen van de kleinere spullen uit, of het is allemaal samen glomming. We weten het gewoon niet. Dit is een stap om hun samenstelling te begrijpen en of alle ringen afkomstig zijn van hetzelfde bronmateriaal of verschillend zijn voor elke ring.
"De ringen van Uranus verschillen qua samenstelling van de hoofdring van Saturnus, in die zin dat in optisch en infrarood de albedo veel lager is: ze zijn echt donker, zoals houtskool. Ze zijn ook extreem smal vergeleken met de ringen van Saturnus. De breedste, de epsilon-ring, varieert van 20 tot 100 kilometer breed, terwijl die van Saturnus 100 of tienduizenden kilometers breed is. "
Dit gebrek aan stofvormige deeltjes werd voor het eerst opgemerkt toen de Voyager 2 ruimtesonde vloog in 1986 langs de planeet, maar het ruimtevaartuig kon de temperatuur van de ringen destijds niet meten. Zowel de VLT- als de ALMA-waarnemingen zijn echter (gedeeltelijk) ontworpen om de temperatuurstructuur van de atmosfeer van Uranus te kunnen onderzoeken.
Interessant genoeg is dit precies wat het studieteam destijds probeerde te doen. Maar toen ze de gegevens verminderden, merkten ze iets nog indrukwekkender op: de ringen van Uranus schenen fel naar hen. "Het is cool dat we dit zelfs kunnen doen met de instrumenten die we hebben", zegt Molter. 'Ik probeerde de planeet zo goed mogelijk voor te stellen en ik zag de ringen. Het was geweldig."
De resultaten van deze studie zijn vooral opwindend als je bedenkt dat de volgende generatie telescopen die de komende jaren de ruimte in zullen gaan (zoals de James Webb Space Telescope) de ringen met nog grotere precisie en gevoeligheid zullen kunnen bekijken. Deze waarnemingen zullen astronomen in staat stellen om sterk verbeterde spectroscopische beperkingen op Uranus 'ringenstelsel en mogelijk die van de andere gasreuzen te plaatsen.
