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新光下的天王星卫星

更新时间:2020-09-15 16:03点击:

  230多年前,天文学家威廉·赫歇尔(William Herschel)发现了天王星行星及其两个卫星。现在,利用赫歇尔太空天文台,由马克斯·普朗克天文学研究所的厄尔斯·德雷特(ÖrsH. Detre)领导的一组天文学家成功地确定了天王星的五个主要卫星的物理特性。由太阳加热其表面所产生的实测红外辐射表明,这些卫星类似于矮行星,如冥王星。研究小组开发了一种新的分析技术,该技术从天王星旁边的卫星中提取出微弱的信号,该卫星的亮度要高出一千倍。这项研究今天发表在《天文学与天体物理学》杂志上。

新光下的天王星卫星

  为了探索太阳系的外围区域,太空探测器,例如旅行者1号和旅行者2号,卡西尼-惠更斯号和新视野号,经过了长时间的考察。现在,由位于海德堡的马克斯·普朗克天文学研究所(MPIA)的厄尔斯·德雷特(ÖrsH. Detre)领导的德国-匈牙利研究小组表明,利用适当的技术和独创性,也可以通过遥远的观察获得有趣的结果。

  科学家们使用了赫歇尔太空天文台的数据,该数据是在2009年至2013年间部署的,MPIA的开发和运营也与之密切相关。与覆盖相似光谱范围的前代产品相比,该望远镜的观察结果更加清晰。它以天文学家威廉·赫歇尔(William Herschel)的名字命名,后者在1800年发现了红外辐射。几年前,他还发现了天王星行星及其两个卫星(Titania和Oberon),现在与另外三个卫星一起对其进行了更详细的研究。卫星(Miranda,Ariel和Umbriel)。

  合著者Ulrich Klaas解释说:“实际上,我们进行了观测,以测量天王星等非常明亮的红外光源对摄像机探测器的影响,” Ulrich Klaas解释说,他是MPIA赫歇尔太空天文台PACS摄像机工作组的负责人拍摄的图像。“我们只是偶然发现了卫星,这是行星极亮信号中的其他节点。” 由马克斯·普朗克地球物理研究所(MPE)领导的Garching公司开发的PACS摄像机对70至160 µm的波长敏感。这比可见光的波长大一百倍。结果,来自类似尺寸的哈勃太空望远镜的图像清晰了大约一百倍。

  冷的物体在此光谱范围内辐射得非常明亮,例如天王星及其五个主要卫星,这些卫星在受到太阳的加热下达到约60至80 K(–213至–193°C)的温度。

  MPE的托马斯·穆勒(ThomasMüller)解释说:“观察的时机也很幸运。” 天王星的旋转轴,也就是月亮的轨道平面,都异常地朝向它们绕太阳的轨道倾斜。天王星绕太阳运行了几十年,但太阳照亮的主要是北半球或南半球。“然而,在观测期间,赤道区域的位置非常有利,赤道区域从太阳辐射中受益。这使我们能够测量由于月球旋转而使热量向夜晚移动时,热量在表面的保留程度。“这使我们对材料的性质有了很多了解。”为此次研究计算模型的穆勒解释说。

  当太空探测器旅行者2号在1986年通过天王星时,这个星座的位置要差得多。这些科学仪器只能捕获天王星和卫星的南极地区。

  Müller发现这些表面储存热量的能力出乎意料,并且冷却速度相对较慢。天文学家从表面粗糙,结冰的紧凑物体知道这种行为。这就是为什么科学家认为这些卫星是类似于太阳系边缘的矮行星的天体,例如冥王星或豪梅阿。对一些外部,不规则的乌拉圭卫星的独立研究(也基于对PACS / Herschel的观测)表明,它们具有不同的热学性质。这些卫星显示出较小的和松散约束的海王星天体的特征,它们位于海王星以外的区域。穆勒补充说:“这也符合关于不规则卫星起源的推测。” “由于他们的轨道混乱,、

  但是,五个主要卫星几乎被忽略了。特别是,非常明亮的物体(如天王星)会在PACS / Herschel数据中产生强烈的伪影,从而导致图像中的某些红外光分布在较大的区域上。当观察微弱的天体时,这几乎不明显。然而,对于天王星来说,它更为明显。“距天王星500到7400倍的卫星距天王星的距离很小,以至于它们与同样明亮的人造物体融合在一起。只有最明亮的卫星Titania和Oberon才从周围的眩光中脱颖而出。”布达佩斯Konkoly天文台的作者GáborMarton描述了这一挑战。

  这次偶然的发现促使ÖrsH. Detre使得卫星更清晰可见,从而可以可靠地测量其亮度。德特尔解释说:“在类似情况下,例如寻找系外行星,我们使用日冕仪掩盖了它们明亮的中央恒星。” “赫歇尔没有这种设备。相反,我们利用了PACS仪器出色的光度稳定性。” 基于这种稳定性,并在观察时计算出卫星的精确位置后,他开发了一种方法,可以从数据中删除天王星。德特尔总结说:“当图像上清楚地出现了四个卫星时,我们都感到惊讶,甚至可以检测到五个最大的乌拉尼卫星中最小和最里面的米兰达。”

  MPIA的合著者Hendrik Linz指出:“结果表明,我们并不总是需要复杂的行星太空飞行任务来获得对太阳系的新见解。” “此外,新算法可以应用于进一步收集到的观测资料,这些观测资料已在欧洲航天局欧空局的电子数据档案库中大量收集。谁知道在那里还有什么惊喜在等着我们呢?”


新光下的天王星卫星