gov-civil-vilareal.ptIl caldo bagliore degli anelli intorno a Urano
>Tutti e quattro i pianeti giganti del nostro sistema solare hanno anelli. Quelli di Saturno sono ovvi, quelli di Giove sono incredibilmente sottili e, mentre Nettuno ha anelli, uno di essi ha regioni luminose che formano archi più evidenti, la cui causa è sconosciuta.
Anche Urano ha anelli. Le osservazioni da terra e dall'astronave hanno determinato che ci sono almeno dieci anelli stretti fatti di particelle ghiacciate, e anche tre anelli più larghi e più polverosi. Gli anelli di Urano sono scuri alla luce visibile, il che significa che non riflettono molta luce solare, rendendoli difficili da vedere dalla Terra.
Ma una cosa divertente delle cose oscure che assorbono la luce del sole è che ottengono più caldo . Una regola fondamentale della fisica è che qualsiasi cosa al di sopra di una temperatura dello zero assoluto emette luce e la lunghezza d'onda (colore) dove emette la maggior parte della sua energia cambia con la temperatura. Quindi, mentre gli anelli di Urano non riflettono molta luce solare, sono abbastanza caldi da emettere leggero. Sarebbe molto al di fuori di ciò che i nostri occhi possono vedere, nel lontano infrarosso (a volte chiamato infrarosso termico) e anche a lunghezze d'onda più lunghe, come nell'intervallo millimetrico.
Recentemente, gli astronomi hanno osservato Urano in quelle lunghezze d'onda utilizzando il Very Large Telescope (sensibile all'IR termico) e ALMA, l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, entrambi in Cile. Lo scopo delle osservazioni era guardare l'atmosfera del pianeta gigante, ma con loro sorpresa uno degli anelli era abbastanza luminoso da poter essere facilmente individuato nelle immagini !
Le osservazioni di Urano e dei suoi anelli a diverse lunghezze d'onda (da sinistra a destra 3,1 millimetri, 2,1 mm, 1,3 mm e 18,8 micron (infrarosso termico) mostrano che l'anello epsilon emette luce. Urano è molto luminoso ed è stato mascherato per chiarezza. Credito : Molter, et al.
L'anello luminoso che puoi vedere in quelle immagini è l'anello ε (epsilon), il più luminoso di tutti. Sebbene non siano visibili a occhio nudo, nelle immagini vengono rilevati anche molti altri anelli (vengono visualizzati se si raccolgono tutta la luce dagli anelli (anelli) ellittici attorno a Urano alle distanze corrette e si somma tutta la luce). Questa è la prima volta che gli anelli sono stati visti nella luce termica emessa; osservazioni precedenti mostrano sempre che riflettono la luce del sole.
La cosa bella di questo - letteralmente - è che questo significa che la temperatura delle particelle dell'anello può essere misurata (poiché, ancora una volta, il modo in cui gli oggetti emettono luce dipende dalla temperatura). Gli astronomi hanno scoperto che le particelle dell'anello hanno una temperatura di 77 Kelvin, ovvero circa -200° C, intorno alla temperatura di condensazione dell'azoto da un gas a un liquido. Quindi sì, stiamo parlando di freddo qui... ma comunque, è più caldo di quanto ti aspetteresti per il ghiaccio alla distanza di Urano dal Sole, anche se le particelle sono scure.
L'immagine composita di Urano e dei suoi anelli in lunghezze d'onda millimetriche mostra gli anelli che emettono luce a causa della loro calda temperatura di 77 K. Credito: Edward Molter e Imke de Pater
La ragione di ciò dipende da un paio di cose, incluso quanto bene le particelle diffondono calore (come si chiama inerzia termica ), e quanto velocemente ruotano le singole particelle. La prima parte potrebbe avere un senso intuitivo per te; alcuni oggetti di uso quotidiano trattengono il calore meglio di altri. Ad esempio, una tortiera di vetro rimane calda più a lungo di una di metallo dopo averla tirata fuori dal forno. Ciò significa che il vetro ha un'inerzia termica maggiore del metallo, quindi impiega più tempo a raffreddarsi (in realtà è più complicato di così, perché le cose nella tua cucina si raffreddano per conduzione, riscaldando l'aria che è a contatto con esso, mentre le cose nello spazio hanno irradiare quel calore sotto forma di luce, un processo molto meno efficiente).
L'altra parte, sullo spin, è un po' più strana. Quello che sta succedendo è che una particella ad anello è seduta alla luce del sole, quindi metà di essa diventa un po' più calda della metà rivolta verso il sole. Se la particella ruota rapidamente, qualsiasi parte della sua superficie non ha molto tempo per irradiare quel calore prima di riscaldarsi di nuovo quando torna alla luce del sole. L'intera particella è più o meno alla stessa temperatura. Se ruota lentamente, però, il lato rivolto verso il Sole è molto più caldo del lato oscuro, che ha il tempo di irradiare calore e quindi di raffreddarsi.
Le osservazioni degli anelli indicano che i lati illuminati dal sole e quelli scuri delle particelle dell'anello sono a temperature diverse, quindi o ruotano lentamente o hanno una bassa inerzia termica. So che questo può sembrare esoterico, ma sono prove come questa che aiutano gli scienziati a costruire un'immagine di ciò che sta accadendo in quegli anelli; possiamo capire di cosa sono fatte le particelle dell'anello e come reagiscono al loro ambiente.
A proposito, i nuovi risultati indicano anche che non c'è molta polvere tra gli anelli. Le nuove osservazioni non sono sensibili alla polvere in quel modo, ma corrispondono ad altre osservazioni che sono . Se ci fosse polvere lì, le osservazioni sarebbero diverse.
Ciò implica anche che nell'anello le particelle sono piuttosto grandi, nessuna più piccola di circa un centimetro (diciamo, la dimensione di un'uva o di una pallina da golf). È molto diverso dagli anelli di Saturno, dove sono comuni cose piccole come un micron (un milionesimo di metro; un capello umano è largo circa 100 micron). Le particelle negli anelli di Urano sono molto più grandi di così, il che implica che hanno un'origine diversa (o, più probabilmente, una storia diversa) rispetto agli anelli di Saturno. Forse non si frantumano tanto l'uno con l'altro, o forse piccole particelle vengono espulse da qualche meccanismo che agisce nell'ambiente di Urano.
Non è chiaro, quindi è un altro mistero da risolvere. Ci sono molte cose davvero basilari che ancora non sappiamo sui pianeti esterni e osservazioni come questa aiutano. Sarebbe ancora meglio avere una grande missione simile a Cassini su Urano e/o Nettuno, qualcosa che potrebbe passare alcuni anni lì per dare un'occhiata in giro. Ci sono alcune idee rimuginate dalla NASA , ma siamo ancora lontani dal vedere una vera missione venire da loro.
Spero che cambi presto. Urano e Nettuno sono gli unici pianeti del sistema solare che non sono mai stati orbitati (se ti piace pensare a Plutone come a un pianeta, non lo è nemmeno, ma New Horizons ha ricevuto tonnellate di immagini ad alta risoluzione , dove le immagini di Urano e Nettuno da Voyager 2 non sono così croccanti). C'è ancora molto da imparare su entrambi.
