physics4u - Μπλε δακτύλιος γύρω από τον Ουρανό

Ο πιο απομακρυσμένος δακτύλιος του έβδομου πλανήτη Ουρανού που ανακαλύφθηκε πέρυσι, έχει ανοιχτό μπλε χρώμα. Έτσι είναι ο δεύτερος γνωστός μας μπλε δακτύλιος στο ηλιακό σύστημα, σύμφωνα με μια επιστημονική ανακοίνωση στο περιοδικό Science.

Ο δακτύλιος του Ουρανού και το χρώμα του δεν είχαν ανακαλυφθεί έως σήμερα ακριβώς εξαιτίας του χρώματος του. Επειδή, οι περισσότεροι δακτύλιοι - όπως και οι άλλοι δύο δακτύλιοι που έχουν ανακαλυφθεί στον Ουρανό - είναι κόκκινοι, οι επιστήμονες τους αναλύουν συνήθως στο υπέρυθρο τμήμα του φάσματος.

Ίσως όχι συμπτωματικά, και τα δύο μπλε γνωστά δαχτυλίδια συνδέονται με μικρά φεγγάρια. Για παράδειγμα, ο εξωτερικός δακτύλιος του Κρόνου είναι μπλε και μοιάζει με του Εγκέλαδου το φωτεινότερο σημείο του, ενώ και ο μπλε δακτύλιος του Ουρανού είναι παρόμοιος με το φεγγάρι του Μαμπ (Mab)", λέει ο Imke de Pater, καθηγητής της αστρονομίας στο πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϋ. "Το μπλε χρώμα μας λέει ότι αυτό το δαχτυλίδι είναι κυρίως από υλικό με διαστάσεις της τάξεως του μικρού, πολύ μικρότερο από το υλικό που υπάρχει στα περισσότερα άλλα δαχτυλίδια, τα οποία εμφανίζονται να είναι κόκκινα."

Η ομοιότητα μεταξύ αυτών των εξωτερικών δακτυλίων υπονοεί μια παρόμοια εξήγηση για το μπλε χρώμα τους, σύμφωνα με τους συντάκτες.

Πολλοί επιστήμονες αποδίδουν τώρα το μπλε δαχτυλίδι Ε του Κρόνου στα μικρά σωματίδια της σκόνης, τα σωματίδια του αερίου και του πάγου που εκτινάσσονται στην τροχιά του Εγκέλαδου, από την επιφάνεια αυτού του φεγγαριού. Επειδή τα σωματίδια είναι κυρίως μικροσκοπικά σκεδάζουν το μπλε φως αλλά όχι και το κόκκινο, που έχει μεγαλύτερο μήκος κύματος.

Πέρυσι μόλις, το διαστημικό σκάφος Cassini της NASA ανακάλυψε ότι ο μπλε δακτύλιος Ε του Κρόνου αποτελείται από σταγονίδια του νερού που εκτοξεύονται σαν θερμοπίδακας από το φεγγάρι Εγκέλαδος, έναν παγωμένο δορυφόρο με γεωθερμική δραστηριότητα.

Ομοίως πέρυσι ανακαλύφθηκε με το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble στην ίδια τροχιά με το δαχτυλίδι και ο μικρός δορυφόρος Μαμπ, που συνδέεται με τον μπλε δακτύλιο του Ουρανού.

Εντούτοις, είναι απίθανο να οφείλεται το μπλε χρώμα του δακτυλίου του Ουρανού στην ίδια αιτία, γιατί το φεγγάρι Μάμπ είναι μια μικρή, νεκρή, βραχώδης σφαίρα, διαμέτρου μόλις 23 χιλιομέτρων - το ένα εικοστό της διαμέτρου του Εγκέλαδου. Άρα δεν μπορεί να έχει γεωθερμική δραστηριότητα λόγω του μικρού μεγέθους του και να εκτοξεύει σωματίδια στο διάστημα.

Αντιθέτως, οι αστρονόμοι υποψιάζονται ότι και τα δύο δαχτυλίδια οφείλουν το μπλε χρώμα τους σε λεπτές δυνάμεις, που δρουν πάνω στη σκόνη των δακτυλίων επιτρέποντας έτσι στα μικρότερα σωματίδια να μένουν εκεί που είναι, ενώ τα μεγαλύτερα συντρίμμια συλλαμβάνονται εκ νέου από το φεγγάρι. Έτσι, τα μικρότερα φαίνονται μπλε.

Το πιθανό σενάριο για να εξηγηθεί ο μπλε δακτύλιος του Κρόνου προτάθηκε προτού να ανακαλυφθούν οι πίδακες με υλικό τον περασμένο Νοέμβριο καθώς το διαστημικό σκάφος Cassini πέταξε πάνω από τον Εγκέλαδο. Όπως φαίνεται από τα υπολογιστικά μοντέλα για το δακτύλιο Ε, πτώσεις μετεωριτών πάνω στην επιφάνεια του Εγκέλαδου διασκορπίζουν τα συντρίμμια στην τροχιά του, πιθανώς σε μια ευρεία γκάμα μεγεθών. Ενώ τα μεγαλύτερα κομμάτια παραμένουν μέσα στην τροχιά του φεγγαριού και τελικά έλκονται από το φεγγάρι, τα μικρότερα σωματίδια υπόκεινται σε λεπτές βαρυτικές δυνάμεις που τα ωθούν προς ή μακριά από τον πλανήτη μακριά από την τροχιά του φεγγαριού. Αυτές οι δυνάμεις περιλαμβάνουν την πίεση από το φως του ήλιου, τις μαγνητικές ροπές που δρουν πάνω στα φορτισμένα σωματίδια της σκόνης, και την επίδραση των μικρών μεταβολών στη βαρύτητα λόγω της ισημερινής διόγκωσης του Κρόνου.

Το καθαρό αποτέλεσμα είναι ένας παχύς δακτύλιος από μικρότερα σωματίδια, τα περισσότερα με διάμετρο λιγότερο από το ένα δέκατο του ενός μικρού - το ένα χιλιοστό του πλάτους μιας ανθρώπινης τρίχας - που σκεδάζουν και ανακλούν κυρίως το μπλε φως.

"Αυτό το μοντέλο μπορεί να μεταφερθεί άμεσα και σε αυτό που βλέπουμε τώρα στον Ουρανό", λέει ο de Pater, αν και πρέπει ακόμα να καταλάβουμε τις λεπτομέρειες της διαδικασίας.

Όλα τα άλλα δαχτυλίδια - αυτά που είναι γύρω από τον Δία, τον Κρόνο, τον Ουρανό και τον Ποσειδώνα - είναι κοκκινωπά. Αν και περιέχουν σωματίδια πολλών μεγεθών που ανακλούν πολλά μήκη κύματος του φωτός, το κόκκινο εξουσιάζει όλα τα άλλα χρώματα όχι μόνο επειδή τα μεγαλύτερα σωματίδια - διαμέτρου πολλών μικρών του μέτρου - είναι άφθονα, αλλά και επειδή το ίδιο το υλικό μπορεί να είναι κοκκινωπό, ίσως και από σίδηρο.

"Αναλογικά, και τα δύο πιο ακραία δαχτυλίδια, που και τα δύο δαχτυλίδια ενσωματώνουν μέσα τους δορυφόρους, είναι και τα δύο μπλε δαχτυλίδια. Αυτό δεν μπορεί να είναι συμπτωματικό, πρέπει να υπάρχει ένα κοινό νήμα της δυναμικής που προκαλεί και τα δύο φαινόμενα", λέει ο Showalter που βρήκε το Μάμπ με τον Hubble το 2003.

Τον Δεκέμβριο του 2005, οι Showalter και Lissauer ανέφεραν την ανακάλυψη δύο νέων δαχτυλιδιών - τον 12ο και τον 13ο του Ουρανού - και δύο νέων φεγγαριών, τον Mab και τον Cupid, ανεβάζοντας έτσι τα φεγγάρια σε 27.