gov-civil-vilareal.pt천왕성 주위의 따뜻한 고리의 빛
>우리 태양계에 있는 4개의 거대한 행성에는 모두 고리가 있습니다. 토성은 분명하고 목성은 엄청나게 얇으며 해왕성에는 고리가 있지만 그 중 하나에는 더 분명한 호를 형성하는 밝은 영역이 있습니다. 원인은 알려져 있지 않습니다.
천왕성에도 고리가 있습니다. 지상과 우주선에서 관측한 결과 얼음 입자로 이루어진 좁은 고리가 10개 이상 있고 더 넓고 먼지가 많은 고리가 3개 있습니다. 천왕성의 고리는 가시광선에서 어둡기 때문에 햇빛을 많이 반사하지 않아 지구에서 보기가 어렵습니다.
그러나 햇빛을 흡수하는 어두운 물체에 대한 재미있는 점은 온열 장치 . 물리학의 기본 법칙 절대 0도 이상의 온도는 빛을 방출하고 대부분의 에너지를 방출하는 파장(색상)은 온도에 따라 변한다는 것입니다. 따라서 천왕성의 고리는 햇빛을 많이 반사하지 않지만 충분히 따뜻합니다. 방출하다 빛. 원적외선(때로는 열적외선이라고도 함)과 밀리미터 범위와 같이 더 긴 파장에서 우리의 눈으로 볼 수 있는 것보다 훨씬 더 멀리 떨어져 있습니다.
최근에, 천문학자들은 그 파장에서 천왕성을 관찰했습니다. 칠레의 초대형 망원경(열적외선에 민감)과 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 사용합니다. 관측의 목적은 거대한 행성의 대기를 관찰하는 것이었지만 놀랍게도 고리 중 하나는 이미지에서 쉽게 알아볼 수 있을 만큼 충분히 밝았습니다. !
존스 따라잡기 리뷰
다양한 파장(왼쪽에서 오른쪽으로 3.1mm, 2.1mm, 1.3mm, 18.8미크론(열적외선))에서 천왕성과 그 고리를 관찰한 결과 빛을 방출하는 입실론 고리가 나타납니다. 천왕성은 매우 밝고 명확성을 위해 가려져 있습니다. 크레딧 : Molter, et al.
이 이미지에서 볼 수 있는 밝은 고리는 ε(엡실론) 고리로, 가장 밝은 고리입니다. 눈으로 볼 수는 없지만 여러 다른 고리도 이미지에서 감지됩니다(올바른 거리에서 천왕성 주변의 타원형 고리(고리)에서 모든 빛을 수집하고 모든 빛을 추가하면 표시됨). 방출된 열광에서 고리가 관찰된 것은 이번이 처음입니다. 이전 관찰에서는 항상 햇빛을 반사하는 것으로 나타났습니다.
이것에 대한 멋진 점은 말 그대로 링 입자의 온도를 측정할 수 있다는 것입니다(다시 말하지만 물체가 빛을 방출하는 방식은 온도에 따라 다르기 때문입니다). 천문학자들은 고리 입자의 온도가 약 -200°C인 77Kelvins(질소가 기체에서 액체로 응축되는 온도)임을 발견했습니다. 그래서 예, 우리는 여기서 차갑게 말하고 있습니다... 그러나 여전히 입자가 어둡더라도 태양에서 천왕성 거리의 얼음에 대해 예상하는 것보다 따뜻합니다.
밀리미터 파장의 천왕성과 그 고리의 합성 이미지는 77K의 따뜻한 온도로 인해 빛을 방출하는 고리를 보여줍니다. 신용 거래: 에드워드 몰터와 임케 드 페이터
그 이유는 입자가 열을 얼마나 잘 발산하는지를 포함하여 몇 가지에 달려 있습니다. 열 관성 ) 및 개별 입자가 회전하는 속도입니다. 첫 번째 부분은 직관적으로 이해될 수 있습니다. 일부 일상적인 물건은 다른 물건보다 열을 더 잘 유지합니다. 예를 들어, 유리 케이크 팬은 오븐에서 꺼낸 후 금속 팬보다 더 오래 뜨겁게 유지됩니다. 즉, 유리는 금속보다 열 관성이 높으므로 냉각하는 데 시간이 더 오래 걸립니다(실제로는 이것보다 더 복잡합니다. 왜냐하면 부엌의 물건은 전도를 통해 냉각되고 접촉하는 공기를 가열하기 때문입니다. 반면 우주의 물건은 그 열을 빛으로 방출하기 위해 훨씬 덜 효율적인 프로세스).
스핀에 관한 다른 부분은 조금 이상합니다. 그곳에서 일어나는 일은 고리 입자가 햇빛에 앉아 있기 때문에 반쪽이 태양을 바라보고 있는 반쪽보다 약간 더 따뜻해지는 것입니다. 입자가 빠르게 회전하면 표면의 특정 부분이 햇빛으로 다시 회전하면서 다시 따뜻해지기 전에 해당 열을 방출할 시간이 많지 않습니다. 전체 입자는 거의 같은 온도에 있습니다. 그러나 천천히 회전하면 태양을 마주하는 면이 어두운 면보다 훨씬 따뜻해 열을 방출할 시간이 있으므로 더 시원해집니다.
고리를 관찰한 결과, 고리 입자의 햇빛이 비치는 면과 어두운 면이 서로 다른 온도에 있기 때문에 천천히 회전하거나 열 관성이 낮습니다. 나는 이것이 난해하게 보일 수 있다는 것을 알고 있지만 과학자들이 그 고리에서 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 그림을 구축하는 데 도움이 되는 이와 같은 증거입니다. 우리는 고리 입자가 무엇으로 이루어져 있고 환경에 어떻게 반응하는지 알아낼 수 있습니다.
말하자면, 새로운 결과는 또한 먼지가 많지 않다는 것을 나타냅니다. ~ 사이 반지들. 새로운 관측값은 그런 먼지에 민감하지 않지만 다음과 같은 다른 관측값과 일치합니다. ~이다 . 그곳에 먼지가 있었다면 관측 결과가 달라졌을 것입니다.
이것은 또한 ε 고리에서 입자가 대략 센티미터 정도(예: 포도나 골프공의 크기)보다 작지 않고 다소 큰 것을 의미합니다. 이는 미크론(100만분의 1미터, 머리카락의 너비는 약 100미크론)만큼 작은 물질이 흔한 토성의 고리와 매우 다릅니다. 천왕성의 고리에 있는 입자는 그것보다 훨씬 더 크며, 이는 그들이 토성의 고리와 다른 기원(또는 아마도 다른 역사)을 가지고 있음을 의미합니다. 아마도 그들은 서로 많이 갈지 않거나 천왕성 환경에서 작용하는 어떤 메커니즘에 의해 작은 입자가 날아갈 수 있습니다.
그것은 명확하지 않으므로 해결해야 할 또 다른 미스터리입니다. 우리가 아직 외부 행성에 대해 모르는 정말 기본적인 정보가 많이 있으며, 이와 같은 관찰이 도움이 됩니다. 천왕성 및/또는 해왕성에 대한 카시니와 같은 큰 임무를 수행하는 것이 훨씬 더 나을 것입니다. NASA에서 검토 중인 몇 가지 아이디어가 있습니다. , 그러나 우리는 아직 그들로부터 실제적인 사명이 오는 것을 보지 못하고 있습니다.
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조만간 바뀌길 바랍니다. 천왕성과 해왕성은 태양계에서 궤도를 돌지 않은 유일한 행성입니다(명왕성을 행성으로 생각하고 싶다면 그렇지 않습니다. New Horizons는 수많은 고해상도 이미지를 얻었습니다. 의 이미지는 보이저 2호의 천왕성과 해왕성 선명하지 않음). 아직 둘 다에 대해 배울 것이 많습니다.
