Орбитальный космический телескоп «Джеймс Уэбб» помог по-новому взглянуть на седьмую планету Солнечной системы
Каждый из нас еще со школьных времен слышал о знаменитых кольцах Сатурна – системе плоских концентрических образований изо льда и пыли, расположенных в экваториальной плоскости планеты. Но оказалось, что такие кольца есть у всех четырех планет-гигантов Солнечной системы. Система колец Сатурна была открыта итальянским астрономом Галилео Галилеем в 1610 году. И после этого события еще более 300 лет Сатурн считался единственной планетой Солнечной системы, окруженной кольцами. Лишь в 1977 году ученым удалось обнаружить систему колец еще у одной планеты, и этой планетой оказался Уран. Через два года с помощью космического аппарата «Вояджер-1» были открыты кольца Юпитера, а еще через десять лет, в 1989 году, «Вояджер-2» обнаружил систему колец у Нептуна.
Когда в 1986 году космический аппарат «Вояджер-2» пролетал мимо Урана, он получил изображения ледяного гиганта, на которых планета выглядела безликим бледно-голубым шаром. Изменить наши представления о внешнем виде Урана помог орбитальный космический телескоп «Джеймс Уэбб», который в 2023 году получил красочное изображение планеты, выполненное в инфракрасном диапазоне излучения. На снимке запечатлены уникальные особенности атмосферы ледяного гиганта, а также сезонные полярные шапки. Кроме того, полученное инфракрасное изображение позволяет отчетливо разглядеть множество спутников, вращающихся вокруг планеты, и сложную систему колец Урана, в том числе и неуловимое кольцо Дзета (1986U2R/ζ) – чрезвычайно слабое диффузное кольцо, ближайшее к поверхности ледяного гиганта.
Система колец, окружающих Уран, занимает промежуточное по сложности положение между более развитой системой колец Сатурна и простыми системами колец Юпитера и Нептуна. Первые 9 колец Урана были открыты в 1977 году американскими астрономами Джеймсом Эллиотом, Эдвардом Данэмом и Дугласом Минком. Затем, в 1986 году, с помощью космического аппарата «Вояджер-2» были обнаружены еще два кольца. И, наконец, в 2005 году орбитальный космический телескоп «Хаббл» смог «разглядеть» еще пару колец. Таким образом, было установлено, что система Урана содержит 13 отчетливо различимых колец, которые имеют следующие обозначения в порядке увеличения расстояния от планеты: 1986U2R/ζ, 6, 5, 4, α, β, η, γ, δ, λ, ε, ν, μ. Радиусы колец находятся в диапазоне от 38 000 км (кольцо 1986U2R/ζ) до 98 000 км (кольцо μ), а их ширина не превышает нескольких километров.
В настоящее время ученые разделяют кольца Урана на три группы: 9 узких главных колец (6, 5, 4, α, β, η, γ, δ, ε), два пылевых кольца (1986U2R/ζ и λ) и два внешних кольца (ν и μ). Предполагается, что между этими кольцами могут временно образовываться дополнительные слабо различимые пылевые полосы и тонкие колечки или дуги. Почти все кольца Урана непрозрачны, они состоят из тел диаметром от 0,2 до 20 м и небольшого количества пыли. Химический состав колец неизвестен, но ученые предполагают, что они могут состоять из смеси водяного льда и органических соединений.
В настоящее время считается, что кольца Урана относительно молоды и их возраст не превышает 600 миллионов лет. Вероятно, система колец ледяного гиганта образовалась в результате столкновения нескольких спутников, когда-то вращавшихся вокруг планеты. Эти спутники распались на множество частиц, которые сконцентрировались в определенных строго ограниченных зонах максимальной гравитационной стабильности, образовав кольцевые структуры вокруг Урана.
На сегодняшний день механизм удержания колец до конца не изучен. Но существует гипотеза, согласно которой за сохранение формы каждого кольца отвечает пара ближайших к нему спутников Урана (так называемых внешнего и внутреннего «пастухов»), которые, благодаря гравитационному взаимодействию, удерживают границы кольца. Пролетевший в 1986 году мимо Урана «Вояджер-2» обнаружил только одну такую пару спутников-пастухов (Корделию и Офелию) в окрестности самого яркого кольца ε, но позже было установлено, что кольцо ν расположено между Порцией и Розалиндой и, возможно, удерживается этими спутниками. Таким образом, подтвердить или опровергнуть гипотезу спутников-пастухов пока не представляется возможным.
До недавнего времени из-за своих физико-химических свойств кольца Урана были труднодоступны для наблюдения. Но орбитальный космический телескоп «Джеймс Уэбб», благодаря уникальным техническим характеристикам, открыл новые возможности для более детального изучения различных космических объектов, в частности позволил по-новому взглянуть на Уран и его систему колец.