На основі даних майже 20-річної давнини вчені нарешті підтвердили наявність інфрачервоних полярних сяйв, що світяться в північних регіонах Урана.
Це відкриття дозволяє астрономам заповнити деякі невідомі про полярні сяйва і, можливо, пролити світло на те, чому планета так далеко від Сонця набагато гарячіша, ніж повинна бути.
“Температура всіх газових планет-гігантів, включаючи Уран, на сотні градусів Кельвіна/Цельсіуса вища, ніж передбачають моделі, якщо б вони нагрівалися лише Сонцем, що ставить перед нами велике питання: чому ці планети набагато гарячіші, ніж очікувалося?”, – каже астрофізик Емма Томас з Лестерського університету у Великій Британії.
“Одна з теорій припускає, що причиною цього є енергійне полярне сяйво, яке генерує і виштовхує тепло від полярного сяйва вниз до магнітного екватора”.
Візуалізація місця появи інфрачервоного полярного сяйва на Урані (NASA, ESA і M. Showalter/SETI Institute; Лестерський університет).
Полярні сяйва виникають, коли енергійні частинки прискорюються до планети, зазвичай вздовж ліній магнітного поля, і взаємодіють з частинками, зазвичай в її атмосфері, коли вони падають на неї дощем. Іонізація, що виникає в результаті цієї взаємодії, спричиняє світіння.
Це далеко не виключно земне явище, хоча в різних світах воно може виглядати дуже по-різному.
Потужні постійні полярні сяйва Юпітера палають в ультрафіолетовому світлі, як і полярні сяйва на Марсі. Полярні сяйва Венери подібні до земних. Меркурій не має атмосфери; його полярні сяйва проявляються у вигляді рентгенівської флуоресценції мінералів на поверхні.
З 1986 року ми знаємо про ультрафіолетові полярні сяйва на Урані, і, можливо, в них навіть є рентгенівський компонент. Вчені вважали, що на Урані мають бути й інфрачервоні полярні сяйва, подібні до тих, що спостерігаються на Юпітері та Сатурні. Однак, незважаючи на те, що вони ведуть пошуки з 1992 року, докази цього світіння виявилися невловимими.
Хоча зондів на Урані, на жаль, було небагато, Томас та її команда вважали, що ми могли виявити інфрачервоне полярне сяйво, навіть не підозрюючи про це.
У 2006 році інструмент NIRSPEC (Near InfraRed SPECtrograph) в обсерваторії Кека був використаний для збору 6 годин спостережень за Ураном. Саме сюди і вирішили зазирнути дослідники.
Вони ретельно вивчили 224 зображення, шукаючи ознаки специфічної частинки – іонізованого триатомного водню (H3+). Сила світіння цієї частинки змінюється залежно від температури, а це означає, що її можна використовувати для вимірювання того, наскільки щось гаряче чи холодне.
Але коли дослідники знайшли ознаки H3+ у своїх даних, вони виявили, що його щільність збільшилася, не змінивши при цьому температуру атмосфери планети.
Це узгоджується зі збільшенням іонізації верхніх шарів атмосфери, яке астрономи очікують побачити під час інфрачервоного полярного сяйва. Тому вони кажуть, що підпис нарешті представляє відкриття інфрачервоних полярних сяйв в атмосфері Урана.
Оскільки полярні сяйва пов’язані як з атмосферою, так і з магнітним полем Урана, це відкриття додає певної інформації, яка може допомогти нам краще зрозуміти деякі дивні таємниці планети. Наприклад, його магнітне поле – це щось на кшталт гарячого безладу: воно не лише перекинуте з боку в бік, але й асиметричне.
І це може допомогти нам краще зрозуміти велику кількість подібних до Нептуна та Урана світів у ширшій галактиці та оцінити їхню придатність для життя, каже Томас. Це тому, що ми можемо вивчати, як світяться ці чужі світи, щоб зробити висновки про їхні атмосфери та магнітосфери, спираючись на наші спостереження за Ураном.
“Ця робота є кульмінацією 30-річних досліджень полярного сяйва на Урані, які нарешті відкрили інфрачервоне полярне сяйво і розпочали нову епоху досліджень полярного сяйва на планеті”, – каже вона.
“Наші результати розширять наші знання про полярні сяйва крижаних гігантів і зміцнять наше розуміння планетарних магнітних полів у Сонячній системі, на екзопланетах і навіть на нашій власній планеті”.
Дослідження опубліковане в журналі Nature Astronomy..
