В начале декабря 2023 года астрономы, работающие с космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST), направили его мощные инструменты на седьмую планету Солнечной системы — Уран. Полученные снимки вызвали широкий резонанс в научном сообществе и среди любителей астрономии, поскольку на них с беспрецедентной детализацией видны кольца планеты, которые с Земли рассмотреть крайне сложно.
История открытия и наблюдения колец Урана
Система колец этого ледяного гиганта была впервые обнаружена в 1977 году. Открытие произошло с борта летающей обсерватории имени Койпера — модифицированного самолета Lockheed C-141A Starlifter, который поднимался в верхние слои атмосферы для наблюдений. Ученые зафиксировали характерное «моргание» звезды, которую закрывал Уран. Симметричные колебания яркости до и после покрытия указали на то, что свет звезды перекрывался не только планетой, но и окружающими ее кольцами. Это подтвердило предположение, высказанное еще Уильямом Гершелем в конце XVIII века. Окончательное доказательство существования колец принес пролет космического аппарата «Вояджер-2» в 1986 году, хотя даже его камеры не смогли запечатлеть их во всей красе.
Кольца Урана, сфотографированные космическим кораблем "Вояджер-2" в 1986 году.
Прорыв в наземных наблюдениях произошел с развитием адаптивной оптики, компенсирующей атмосферные искажения. Например, в 2006 году обсерватория Кека на Гавайях получила прямые изображения колец. Значительный вклад внес и космический телескоп «Хаббл», который, находясь за пределами атмосферы, долгие годы был нашим главным «окном» во Вселенную. Однако теперь у человечества появился новый, еще более зоркий инструмент — телескоп Джеймса Уэбба, работающий в инфракрасном диапазоне.
Сравнение снимков Урана: февраль vs декабрь 2023
Интересно, что JWST уже наблюдал Уран в феврале 2023 года, но тогда снимки не привлекли столь пристального внимания. Сравнивая изображения, можно заметить как сходства, так и важные различия.
Снимки Урана, сделанные в феврале 2023 года:
Снимки Урана, сделанные в декабре 2023 года:
Основное отличие — в цветовой палитре. Февральские изображения были практически монохромными, в то время как декабрьские, полученные с использованием различных фильтров, демонстрируют более широкий спектр условных цветов. Важно понимать, что JWST работает в инфракрасном диапазоне, поэтому цвета на снимках не соответствуют тому, что увидел бы человеческий глаз; они визуализируют данные о температуре и составе.
Технические параметры съемки также различались. Первая экспозиция длилась 12 минут, что позволило запечатлеть основные кольца. Второй сеанс наблюдений, судя по проработке даже самых тусклых внешних колец, был, вероятно, более продолжительным или использовал более чувствительные настройки. Кроме того, на февральском снимке видно 6 из 27 известных спутников Урана, а на декабрьском — уже 9, что может быть связано с более удачным их расположением на орбите.
Почему условия наблюдений улучшились?
Может показаться, что космическому телескопу все равно, когда наблюдать объект. Однако это не так. И «Хаббл», и JWST находятся относительно близко к Земле в масштабах Солнечной системы. Поэтому условия видимости планет для них схожи с земными. Между февралем и декабрем 2023 года расстояние от Земли до Урана сократилось почти на астрономическую единицу (150 млн км), что значительно улучшило условия для наблюдений.
Обратите внимание: James Webb - наши новые глаза во Вселенной.
Уникальный наклон Урана и его последствия
Одна из самых загадочных особенностей Урана — его экстремальный осевой наклон в 98 градусов. Планета буквально «лежит на боку». Причины такого положения до сих пор являются предметом научных дискуссий; возможно, это результат столкновения с массивным телом в далеком прошлом.
Этот наклон приводит к уникальным сезонным изменениям. Один полюс планеты почти 21 земной год находится под лучами Солнца (полярный день), в то время как другой погружен в столь же долгую полярную ночь. Полный год на Уране длится 84 земных года. Сейчас в северном полушарии Урана — полярный день, и оно постепенно нагревается, в то время как южное полушарие остывает. Именно из-за таких экстремальных сезонов Уран считается самой холодной планетой-гигантом, где температура в тени может опускаться до -224°C.
Раскрытие колец и будущие наблюдения
Кольца Урана лежат в плоскости его экватора. Из-за наклона планеты с Земли мы видим их под разными углами. В периоды, когда к нам обращен полюс Урана, кольца видны «плашмя», как мишень. С февраля по декабрь 2023 года их раскрытие увеличилось, и эта тенденция сохранится. Пик, когда кольца будут максимально развернуты к земному наблюдателю, ожидается около 2030 года.
Телескопу «Хаббл» в этом смысле не повезло: он застал период, когда кольца были почти не видны (в 2007 году они исчезли из виду). Сможет ли «Хаббл» увидеть их максимальное раскрытие в 2030 году — вопрос, но JWST, если его миссия продлится, наверняка запечатлеет это зрелище. Возможно, к тому времени у астрономов появятся еще более совершенные инструменты.
Параллельно ведутся разработки проектов по отправке новой автоматической станции к Урану. Пока такие миссии готовятся и летят к цели, наземные и околоземные телескопы, несомненно, продолжат радовать нас новыми открытиями об этой удивительной ледяной планете.
Вид Урана с кольцами в декабре 2030 года по прогнозу программы Stellarium. В программе традиционно очень условно изображены кольца Урана.
Больше интересных статей здесь: Космос.
Источник статьи: James Webb Space Telescope смотрит на Уран.