Tag: Uran

Zdjęcie w podczerwieni wykonane przez Webba uwypukla pierścienie planety i dynamiczną atmosferę

Radosław B. AMBROŻY

Planeta Uran jest dziwakiem w naszym Układzie Słonecznym, przechylonym na bok, gdy okrąża Słońce, powodując ekstremalne pory roku. Podczas gdy atmosfera planety wydawała się prawie pozbawiona cech podczas wizyty sondy Voyager 2 w 1986 roku, późniejsze obserwacje z ziemi i w kosmosie wykazały burzliwe burze.

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba niedawno obserwował Urana, a uzyskane zdjęcie uwypukla złożony system pierścieni, a także jasną czapę polarną i prawdopodobne chmury burzowe.

Podążając śladami zdjęcia Neptuna opublikowanego w 2022 roku, Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba wykonał oszałamiające zdjęcie innego lodowego olbrzyma Układu Słonecznego, planety Uran. Nowe zdjęcie przedstawia dramatyczne pierścienie, a także jasne struktury w atmosferze planety. Dane Webba pokazują bezprecedensową czułość obserwatorium na najsłabsze pierścienie pyłowe, które zostały sfotografowane tylko przez dwa inne urządzenia: sondę kosmiczną Voyager 2, która przelatywała obok planety w 1986 roku, oraz Obserwatorium Kecka z zaawansowaną optyką adaptatywną.

Siódma planeta od Słońca, Uran, jest wyjątkowa: obraca się na boku, pod kątem około 90 stopni od płaszczyzny swojej orbity. Powoduje to ekstremalne pory roku, ponieważ bieguny planety doświadczają wielu lat stałego światła słonecznego, po którym następuje równa liczba lat całkowitej ciemności. (Uran potrzebuje 84 lat, aby okrążyć Słońce.) Obecnie jest późna wiosna na biegunie północnym, który jest tu widoczny; Północne lato Urana będzie w 2028 roku. W przeciwieństwie do tego, kiedy Voyager 2 odwiedził Urana, na biegunie południowym było lato. Biegun południowy znajduje się teraz po “ciemnej stronie” planety, poza zasięgiem wzroku i stojąc w obliczu ciemności kosmosu.

Powyższe zdjęcie w podczerwieni z kamery bliskiej podczerwieni (NIRCam) firmy Webb łączy dane z dwóch filtrów o wielkości 1,4 i 3,0 mikrona, które są pokazane odpowiednio w kolorze niebieskim i pomarańczowym. Planeta wyświetla niebieski odcień na wynikowym reprezentatywnym obrazie.

Gdy Voyager 2 spojrzał na Urana, jego kamera pokazała prawie bezkształtną niebiesko-zieloną kulę w zakresie widzialnym. Dzięki długości fal podczerwonych i dodatkowej czułości Webba widzimy więcej szczegółów, pokazując, jak dynamiczna jest atmosfera Urana.

Po prawej stronie planety znajduje się obszar pojaśnienia na biegunie zwróconym w stronę Słońca, znany jako czapa polarna. Ta czapa polarna jest unikalna dla Urana – wydaje się, że pojawia się, gdy biegun wchodzi w bezpośrednie światło słoneczne latem i znika jesienią; Te dane Webba pomogą naukowcom zrozumieć obecnie tajemniczy mechanizm. Webb ujawnił zaskakujący aspekt czapki polarnej: subtelne ulepszone rozjaśnienie w środku czapki. Czułość i dłuższe fale NIRCam Webba mogą być powodem, dla którego możemy zobaczyć tę wzmocnioną strukturę polarną Urana, gdy nie była ona widoczna tak wyraźnie za pomocą innych potężnych teleskopów, takich jak Kosmiczny Teleskop Hubble’a i Obserwatorium Kecka.

Na krawędzi czapy polarnej znajduje się jasna chmura, a także kilka słabszych rozszerzonych struktur tuż za krawędzią czapy, a druga bardzo jasna chmura jest widoczna na lewej krawędzi planety. Takie chmury są typowe dla Urana w zakresie fal podczerwonych i prawdopodobnie są związane z aktywnością burzową.

Planeta ta jest scharakteryzowana jako lodowy olbrzym ze względu na skład chemiczny jej wnętrza. Uważa się, że większość jego masy to gorący, gęsty płyn “lodowych” materiałów – wody, metanu i amoniaku – nad małym skalistym jądrem.

Uran ma 13 znanych pierścieni, a 11 z nich jest widocznych na tym zdjęciu Webba. Niektóre z tych pierścieni są tak jasne u Webba, że gdy są blisko siebie, wydają się łączyć w większy pierścień. Dziewięć z nich sklasyfikowano jako główne pierścienie planety, a dwa to słabsze pierścienie pyłowe (takie jak rozproszony pierścień zeta najbliższy planecie), które nie zostały odkryte aż do przelotu sondy Voyager 1986 w 2 roku. Naukowcy spodziewają się, że przyszłe zdjęcia Urana na zdjęciach Webba ujawnią dwa słabe pierścienie zewnętrzne, które były odkryte za pomocą Hubble’a podczas przeprawy pierścieniowej w 2007 roku.

Webb uchwycił także wiele z 27 znanych księżyców Urana (z których większość jest zbyt mała i słaba, aby można je było tu zobaczyć); Sześć najjaśniejszych jest identyfikowanych na szerokim obrazie. To było tylko krótkie, 12-minutowe zdjęcie Urana z zaledwie dwoma filtrami. To tylko wierzchołek góry lodowej tego, co Webb może zrobić, obserwując tę tajemniczą planetę. Dodatkowe badania Urana są obecnie prowadzone, a kolejne są planowane w pierwszym roku działalności naukowej Webba.

Hubble monitoruje zmieniającą się pogodę i pory roku na Jowisze i Uranie

Radosław B. AMBROŻY

Od czasu wystrzelenia w 1990 roku, Kosmiczny Teleskop Hubble’a jest międzyplanetarnym obserwatorem pogody, obserwującym głównie gazowe planety zewnętrzne i ich ciągle zmieniające się atmosfery. Misje sond kosmicznych NASA na planety zewnętrzne dały nam bliskie spojrzenie na te atmosfery, ale ostrość i czułość Hubble’a utrzymuje niezmącone oko na kalejdoskop złożonych działań w czasie. W ten sposób Hubble uzupełnia obserwacje z innych sond kosmicznych, takich jak Juno, obecnie krążąca wokół Jowisza; wycofana misja Cassini na Saturna oraz sondy Voyager 1 i 2, które łącznie przeleciały obok wszystkich czterech olbrzymich planet w latach 1979-1989.

Zainaugurowany w 2014 roku projekt Outer Planet Atmospheres Legacy (OPALProgram) dostarcza nam corocznych widoków gazowych olbrzymów.

Jowisz
Prognoza dla Jowisza to burzowa pogoda na niskich północnych szerokościach geograficznych. Widoczny jest wyraźny ciąg naprzemiennych burz, tworzących “ulicę wirową”, jak nazywają ją niektórzy astronomowie planetarni. Jest to wzór falowy zagnieżdżonych antycyklonów i cyklonów, połączonych ze sobą jak w maszynie z naprzemiennymi biegami poruszającymi się zgodnie z ruchem wskazówek zegara i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Jeśli burze zbliżą się do siebie wystarczająco blisko, w bardzo mało prawdopodobnym przypadku fuzji, mogą zbudować jeszcze większą burzę, potencjalnie rywalizującą z obecnym rozmiarem Wielkiej Czerwonej Plamy. Naprzemienny wzór antycyklonów i cyklonów zapobiega łączeniu się pojedynczych burz. Aktywność jest również widoczna wewnątrz tych burz; w 1990 roku Hubble nie widział żadnych cyklonów ani antycyklonów z wbudowanymi burzami, ale te burze pojawiły się w ostatniej dekadzie. Silne różnice kolorów wskazują, że Hubble widzi również różne wysokości i głębokości chmur.

Pomarańczowy księżyc Io fotobombuje ten widok wielobarwnych wierzchołków chmur Jowisza, rzucając cień na zachodnią krawędź planety. Rozdzielczość Hubble’a jest tak ostra, że może zobaczyć cętkowany pomarańczowy wygląd Io, związany z licznymi aktywnymi wulkanami. Wulkany te zostały po raz pierwszy odkryte, gdy sonda kosmiczna Voyager 1 przeleciała w 1979 roku. Stopione wnętrze księżyca pokrywa cienka skorupa, przez którą wulkany wyrzucają materiał. Siarka przybiera różne odcienie w różnych temperaturach, dlatego powierzchnia Io jest tak kolorowa. To zdjęcie zostało zrobione 12 listopada 2022 roku.

Legendarna Wielka Czerwona Plama na Jowiszu zajmuje centralne miejsce na tym widoku. Chociaż wir ten jest wystarczająco duży, aby pochłonąć Ziemię, w rzeczywistości skurczył się do najmniejszych rozmiarów, jakie kiedykolwiek był, w porównaniu z zapisami obserwacyjnymi sprzed 150 lat. Lodowy księżyc Jowisza, Ganimedes, przechodzi przez olbrzymią planetę na dole po prawej. Nieco większy od planety Merkury, Ganimedes jest największym księżycem w Układzie Słonecznym. Jest to świat pokryty kraterami o powierzchni głównie lodu wodnego z widocznymi przepływami lodowcowymi napędzanymi wewnętrznym ciepłem.

Uran
Planetarny dziwak Uran toczy się po boku wokół Słońca, poruszając się po 84-letniej orbicie, zamiast obracać się w bardziej pionowej pozycji, jak robi to Ziemia. Uran ma dziwnie przechyloną “poziomą” oś obrotu ustawioną pod kątem zaledwie ośmiu stopni od płaszczyzny orbity planety. Jedna z ostatnich teorii sugeruje, że Uran miał kiedyś masywny księżyc, który grawitacyjnie zdestabilizował go, a następnie uderzył w niego. Inne możliwości obejmują gigantyczne uderzenia podczas formowania się planet, a nawet olbrzymie planety wywierające na siebie rezonansowe momenty obrotowe w czasie. Konsekwencje nachylenia planety są takie, że przez okresy czasu trwające do 42 lat części jednej półkuli są całkowicie pozbawione światła słonecznego. Kiedy sonda kosmiczna Voyager 2 odwiedziła ją w 1980 roku, południowy biegun planety był skierowany niemal bezpośrednio na Słońce. Najnowsze zdjęcie Hubble’a pokazuje biegun północny skierowany teraz w stronę Słońca.

Zdjęcie Urana wykonane przez Hubble’a w 2014 roku, siedem lat po równonocy wiosennej na północy, kiedy Słońce świeciło bezpośrednio nad równikiem planety i pokazuje jedno z pierwszych zdjęć z programu OPAL. Liczne burze z metanowymi chmurami kryształów lodu pojawiają się na środkowych północnych szerokościach geograficznych ponad niebieskozielonymi dolnymi warstwami atmosfery planety. Hubble sfotografował układ pierścieni z boku w 2007 roku, ale pierścienie zaczynają się otwierać siedem lat później na tym zdjęciu. W tym czasie planeta miała wiele małych burz, a nawet słabe pasma chmur.

Jak widać w 2022 roku, północny biegun Urana pokazuje pogrubioną fotochemiczną mgłę, która wygląda podobnie do smogu nad miastami. Kilka małych burz można zobaczyć w pobliżu krawędzi polarnej granicy mgły. Hubble śledzi rozmiar i jasność północnej czapy polarnej i z roku na rok staje się coraz jaśniejsza. Astronomowie rozplątują wiele efektów – od cyrkulacji atmosferycznej, właściwości cząstek i procesów chemicznych – które kontrolują zmiany atmosferycznej czapy polarnej wraz z porami roku. Podczas równonocy Urana w 2007 roku żaden z biegunów nie był szczególnie jasny. Gdy północne przesilenie letnie zbliża się w 2028 roku, czapa może stać się jeszcze jaśniejsza i będzie skierowana bezpośrednio na Ziemię, umożliwiając dobre widoki pierścieni i bieguna północnego; System pierścieni pojawi się wtedy twarzą do przodu.

Tak, na Uranie i Neptunie naprawdę jest “diamentowy deszcz”

Radosław B. AMBROŻY

Na pierwszy rzut oka Uran i Neptun to po prostu nijakie, nudne kule nieciekawych cząsteczek. Ale pod zewnętrznymi warstwami tych światów kryje się coś spektakularnego: nieustanny deszcz diamentów.

“Lodowe olbrzymy” mogą wyczarować obraz stworzenia w stylu Tolkiena. Nazwy “lodowe olbrzymy” astronomowie używają do kategoryzowania najbardziej zewnętrznych planet Układu Słonecznego, Urana i Neptuna.

Jednak mylące jest to, że nazwa nie ma nic wspólnego z lodem z jakim mamy do czynienia i jaki rozumiemy lód na Ziemi. Rozróżnienie wynika z tego, z czego zbudowane są te planety. Gazowe olbrzymy tego systemu, Jowisz i Saturn, zbudowane są prawie w całości z gazu: wodoru i helu. To dzięki szybkiej akrecji tych pierwiastków te ogromne planety zdołały powiększyć się do swoich obecnych rozmiarów.

Natomiast Uran i Neptun składają się głównie z wody, amoniaku i metanu. Astronomowie powszechnie nazywają te cząsteczki “lodami”, ale tak naprawdę nie ma ku temu dobrego powodu, z wyjątkiem tego, że kiedy planety powstały po raz pierwszy, te pierwiastki prawdopodobnie miały postać stałą.

Głęboko pod zielonymi lub niebieskimi wierzchołkami chmur Urana i Neptuna jest dużo wody, amoniaku i metanu. Ale te lodowe olbrzymy prawdopodobnie mają skaliste rdzenie otoczone pierwiastkami, które prawdopodobnie są skompresowane do egzotycznych stanów kwantowych. W pewnym momencie to kwantowe dziwactwo zamienia się w superciśnieniową “zupę”, która generalnie rozrzedza się, im bliżej powierzchni się zbliżasz.

Ale prawdę mówiąc o wnętrzach lodowych olbrzymów wiemy niewiele. Od ostatnich otrzymanych dokładniejszych danych i zdjęć minęło 30 lat, kiedy Voyager 2 leciał w swoją historyczną misję. Od tego czasu Jowisz i Saturn gościły wiele sond orbitujących, ale nasze postrzeganie Urana i Neptuna ograniczały się do obserwacji teleskopowych.

Aby spróbować zrozumieć, co jest wewnątrz tych planet, astronomowie i planetolodzy muszą zebrać te skąpe dane i połączyć je z eksperymentami laboratoryjnymi, które próbują odtworzyć warunki panujące we wnętrzach tych planet. Również modelowanie matematyczne pomaga astronomom zrozumieć, co dzieje się w danej sytuacji na podstawie ograniczonych danych. I to dzięki połączeniu modelowania matematycznego i eksperymentów laboratoryjnych zdaliśmy sobie sprawę, że Uran i Neptun mogą mieć tak zwany “deszcz diamentowy”.

Pomysł “diamentowego deszczu” został po raz pierwszy zaproponowany przed misją Voyager 2, która rozpoczęła się w 1977 roku. Rozumowanie było dość proste: wiemy, z czego zbudowane są Uran i Neptun, i wiemy, że im głębiej w planetę się wejdziesz, tym rzeczy stają się gorętsze i gęstsze . Modelowanie matematyczne pomaga uzupełnić szczegóły, takie jak to, że najbardziej wewnętrzne obszary płaszcza tych planet prawdopodobnie mają temperaturę około 7000 kelwinów (6727 stopni Celsjusza) i ciśnienie 6 milionów razy wyższe od ziemskiej atmosfery.

Te same modele mówią nam, że najbardziej zewnętrzne warstwy płaszcza są nieco chłodniejsze — 2000 K (1727 st. C — i nieco mniej intensywnie pod ciśnieniem (200 000 razy większym od ciśnienia atmosferycznego Ziemi). Dlatego naturalnym jest pytanie: co dzieje się z wodą , amoniakiem i metanem w takich temperaturach i ciśnieniach?

Zwłaszcza w przypadku metanu, wysokie ciśnienie może rozbić cząsteczkę, uwalniając węgiel. Węgiel następnie znajduje swoich braci, tworząc długie łańcuchy. Długie łańcuchy następnie ściskają się, tworząc krystaliczne wzory, takie jak diamenty. Gęste formacje diamentowe opadają następnie przez warstwy płaszcza, aż robi się zbyt gorąco, gdzie odparowują i unoszą się z powrotem, powtarzając cykl – stąd termin “diamentowy deszcz”.

Najlepszym sposobem na potwierdzenie tego pomysłu byłoby wysłanie sondy na Urana lub Neptuna. To nie będzie możliwe w najbliższym czasie, więc musimy wybrać drugą najlepszą drogę: eksperymenty laboratoryjne.

Opierając się na wszystkim, co wiemy o składzie lodowych gigantów, ich wewnętrznych strukturach, wynikach eksperymentów laboratoryjnych i naszych modelach matematycznych, “diamentowy deszcz” jest bardzo realny.

informacja: Space.com

Już jutro, 5 listopada Uran znajdzie się w opozycji

Radosław B. AMBROŻY

Uran − gazowy olbrzym, siódma od Słońca planeta Układu Słonecznego, trzecia pod względem wielkości i czwarta pod względem masy. William Herschel ogłosił odkrycie planety 13 marca 1781,a Uran stał się pierwszą planetą odkrytą przy pomocy teleskopu.

Dokładnie 5 listopada gazowy olbrzym znajdzie się w opozycji do Słońca stwarzając nam najlepsze warunki do jego obserwacji w tym okresie. Opozycja oznacza to, że Uran i Słońce znajdują się po przeciwnych stronach Ziemi.

Niestety obserwacja tej planety nie należy do łatwych, co prawda Uran dostrzegalny jest gołym okiem tylko podczas opozycji. Jego jasność wynosi od 5,6 do 5,9 mag. czyli dokładnie na granicy widoczności dla ludzkiego oka (zdrowego i w pełni sprawnego oka).

Podczas jutrzejszej opozycji jasność Urana sięgnie 5,6 mag. dlatego by dostrzec planetę warto się uzbroić w dobrą lornetkę lub teleskop. Planeta przebywa w gwiazdozbiorze Barana, i będzie dostępna do obserwacji teleskopowych od wczesnych godzin wieczornych, przez całą noc. Kolejną dobrą okazją będzie koniunkcja Księżyca z Uranem 18 listopada, obiekty wówczas będą w sąsiedztwie na odległość 1,5 stopnia.