Астрономы из Университета Лестера впервые подтвердили наличие инфракрасного полярного сияния на холодной внешней планете Уран. Это открытие может раскрывать тайны магнитных полей планет нашей солнечной системы и даже подсказать, способны ли далекие миры поддерживать жизнь.
Специалисты при поддержке Совета по науке и технологиям (STFC) получили первые измерения инфракрасного (ИК) сияния на Уране с начала исследований в 1992 году. Несмотря на то, что ультрафиолетовое (УФ) полярное сияние на Уране наблюдалось с 1986 года, подтверждение ИК-полярного сияния отсутствовало до настоящего времени. Отчет об этом исследовании был опубликован 23 октября в журнале Nature Astronomy.
Уран и Нептун, ледяные гиганты, являются уникальными в нашей солнечной системе, так как магнитные поля этих планет не соответствуют их осям вращения. Хотя причина этого явления еще предстоит выяснить, полагают, что ключ к разгадке может быть связан с полярным сиянием на Уране.
Полярное сияние возникает из-за воздействия высокоэнергетических заряженных частиц, направляющихся вниз и взаимодействующих с атмосферой планеты вдоль линий магнитного поля. На Земле известным примером явления полярного сияния являются Северное и Южное сияние. На планетах, вроде Урана, где атмосфера состоит из гелия и водорода, полярное сияние излучает свет в инфракрасном спектре.
Для изучения этого явления команда ученых использовала инфракрасные измерения полярного сияния, анализируя специфические длины волн света, излучаемого Ураном, с помощью телескопа Keck II. Такой метод позволяет анализировать эмиссионные линии в инфракрасном спектре, которые связаны с заряженными частицами, известными как H 3 +. Яркость этих линий меняется в зависимости от температуры и плотности слоев атмосферы. Это позволяет использовать их как своеобразный "термометр".
Исследования показали, что на Уране плотность H 3 + в атмосфере увеличивается при незначительных изменениях температуры, что согласуется с предположением о существовании инфракрасного полярного сияния. Это открытие не только поможет в лучшем понимании магнитных полей внешних планет солнечной системы, но также поможет в поиске других планет, подходящих для жизни.
Эмма Томас, аспирант Школы физики и астрономии Лестера при Университете Лестера, главный автор исследования, заявила:
Газовые гиганты, включая Уран, имеют гораздо более высокие температуры, чем предсказывают модели, основанные только на солнечном тепле. Одной из теорий является сущность энергичного полярного сияния, которое генерирует и перераспределяет тепло. Это открытие позволит также делать прогнозы о полярных сияниях других миров и, следовательно, о их пригодности для жизни.
С учетом того, что большинство обнаруженных экзопланет относится к категории субнептуновых, анализ полярного сияния Урана может также предоставить информацию о магнитных полях и атмосфере этих миров.
Исследования могут также пролить свет на малопонятное явление на Земле — геомагнитное разворот, при котором магнитные полюсы меняют местами полушария. По словам Эммы, мы знаем мало о последствиях этого процесса для систем, зависящих от магнитного поля Земли, таких как спутники, средства связи и навигация. Однако на Уране этот процесс происходит ежедневно из-за особенностей вращательной и магнитной оси планеты, и изучение полярного сияния Урана может дать представление о том, как изменение магнитных полюсов повлияет на нашу планету.