Immagine composita dell'atmosfera e degli anelli di Urano a lunghezze d'onda radio, scattata con l'array ALMA nel dicembre 2017. L'immagine mostra l'emissione termica, o calore, dagli anelli di Urano per la prima volta, consentendo agli scienziati di determinare la loro temperatura:un freddo 77 Kelvin (-320 F). Le bande scure nell'atmosfera di Urano a queste lunghezze d'onda mostrano la presenza di molecole che assorbono le onde radio, in particolare gas di idrogeno solforato. Regioni luminose come il punto polare nord (punto giallo a destra, perché Urano è inclinato su un lato) contengono pochissime di queste molecole. Credito:immagine UC Berkeley di Edward Molter e Imke de Pater
Gli anelli di Urano sono invisibili a tutti tranne che ai telescopi più grandi - non sono stati scoperti nemmeno fino al 1977 - ma sono sorprendentemente luminosi nelle nuove immagini termiche del pianeta scattate da due grandi telescopi negli alti deserti del Cile.
Il bagliore termico offre agli astronomi un'altra finestra sugli anelli, che sono stati visti solo perché riflettono un po' di luce nel visibile, o ottico, gamma e nel vicino infrarosso. Le nuove immagini scattate dall'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) e dal Very Large Telescope (VLT) hanno permesso al team per la prima volta di misurare la temperatura degli anelli:un fresco 77 Kelvin, o 77 gradi sopra lo zero assoluto, la temperatura di ebollizione dell'azoto liquido ed equivalente a 320 gradi sotto zero Fahrenheit.
Le osservazioni confermano anche che l'anello più luminoso e denso di Urano, chiamato l'anello epsilon, differisce dagli altri sistemi di anelli conosciuti all'interno del nostro sistema solare, in particolare gli anelli di Saturno di spettacolare bellezza.
"Gli anelli principalmente ghiacciati di Saturno sono ampi, brillante e hanno una gamma di dimensioni delle particelle, dalla polvere di dimensioni micron nell'anello a D più interno, fino a decine di metri negli anelli principali, " disse Imke de Pater, un professore di astronomia dell'Università di Berkeley. "Manca l'estremità più piccola negli anelli principali di Urano; l'anello più luminoso, epsilon, è composto da rocce grandi e grandi delle dimensioni di una pallina da golf."
A confronto, Gli anelli di Giove contengono per lo più piccoli, particelle di dimensioni micron (un micron è un millesimo di millimetro). Anche gli anelli di Nettuno sono per lo più polvere, e anche Urano ha larghi strati di polvere tra i suoi stretti anelli principali.
"Sappiamo già che l'anello epsilon è un po' strano, perché non vediamo le cose più piccole, " ha detto lo studente laureato Edward Molter. "Qualcosa ha spazzato via le cose più piccole, o è tutto glomming insieme. Semplicemente non lo sappiamo. Questo è un passo verso la comprensione della loro composizione e se tutti gli anelli provenissero dallo stesso materiale di partenza, o sono diversi per ogni anello."
Gli anelli potrebbero essere ex asteroidi catturati dalla gravità del pianeta, resti di lune che si scontrarono l'una con l'altra e andarono in frantumi, i resti delle lune dilaniate quando si avvicinarono troppo a Urano, o detriti rimasti dal momento della formazione 4,5 miliardi di anni fa.
Immagine nel vicino infrarosso del sistema ad anello di Uraniano scattata con il sistema di ottica adattiva sul telescopio Keck di 10 metri alle Hawaii nel luglio 2004. L'immagine mostra la luce solare riflessa. Tra gli anelli principali, che sono composti da particelle di dimensioni centimetriche o più grandi, si vedono fogli di polvere. L'anello epsilon visto nelle nuove immagini termiche è in basso. Credito:immagine UC Berkeley di Imke de Pater, Seran Gibbard e Heidi Hammel, 2006
I nuovi dati sono stati pubblicati questa settimana su The Giornale Astronomico . De Pater e Molter hanno condotto le osservazioni di ALMA, mentre Michael Roman e Leigh Fletcher dell'Università di Leicester nel Regno Unito hanno condotto le osservazioni del VLT.
"Gli anelli di Urano sono compositivamente diversi dall'anello principale di Saturno, nel senso che nell'ottica e nell'infrarosso, l'albedo è molto più basso:sono proprio scuri, come carbone, " Ha detto Molter. "Sono anche estremamente stretti rispetto agli anelli di Saturno. Il più largo, l'anello epsilon, varia da 20 a 100 chilometri di larghezza, mentre quelli di Saturno sono larghi 100 o decine di migliaia di chilometri."
La mancanza di particelle di polvere negli anelli principali di Urano è stata notata per la prima volta quando Voyager 2 ha sorvolato il pianeta nel 1986 e li ha fotografati. La navicella non è stata in grado di misurare la temperatura degli anelli, però.
Ad oggi, gli astronomi hanno contato un totale di 13 anelli intorno al pianeta, con alcune bande di polvere tra gli anelli. Gli anelli differiscono in altri modi da quelli di Saturno.
"È bello poterlo fare anche con gli strumenti che abbiamo, " ha detto. "Stavo solo cercando di immaginare il pianeta nel miglior modo possibile e ho visto gli anelli. È stato stupefacente."
Sia le osservazioni VLT che ALMA sono state progettate per esplorare la struttura della temperatura dell'atmosfera di Urano, con VLT che sonda lunghezze d'onda più corte di ALMA.
"Siamo rimasti sbalorditi nel vedere gli anelli saltare fuori chiaramente quando abbiamo ridotto i dati per la prima volta, " ha detto Fletcher.
Questo rappresenta un'entusiasmante opportunità per il prossimo telescopio spaziale James Webb, che sarà in grado di fornire vincoli spettroscopici notevolmente migliorati sugli anelli di Urano nel prossimo decennio.
