Луните на Уран са изненадващо подобни на Плутон

Уран, далеч от Земята в по-тъмния район на планетарния обхват на Слънчевата система, не е сам. Той е придружен от свита луни – 27, за да бъдем точни. Далеч и неясни, тези луни са трудни за изучаване, но астрономите са направили случайно откритието им, докато са наблюдавали Уран.

Според инфрачервените изображения на петте основни луни на Уран, техният състав е по-близък до този на планетите джуджета като Плутон и Хаумея – компактни, скалисти обекти с ледена кора.

Уран обикаля около Слънцето на средно разстояние около 20 пъти по-голямо от това на което обикаля Земята. Не са изпратени много космически кораби толкова далеч, всъщност само един – Voyager 2 на НАСА е имал сравнително по-близък допир с Уран, през 1986 г. по пътя си до ръба на Слънчевата система и извън нея.

Освен наблюденията на Voyager 2, изследването на планетата и нейните спътници разчита на телескопи на Земята и в орбитална близост до Земята. Това прави луните много предизвикателни за наблюдение; те са много по-малки и отразяват много по-малко слънчева светлина от Уран, така че достигат почти до точката на невидимост.

„Луните, които имат между 500 и 7400 пъти по-слаба светлина, са на толкова малко разстояние от Уран, че се сливат със също толкова ярките артефакти“, казва астрономът Габор Мартон от обсерваторията Конколи в Унгария. „Само най-ярките луни, Титания и Оберон, се открояват малко от околните отблясъци.“

Откриването на петте луни при това наблюдение от космическата обсерватория на Хершел на Европейската космическа агенция, работеща между 2009 и 2013 г. за изследване на галактиката в инфрачервено лъчение, става случайно.

„Всъщност провеждахме наблюденията, за да измерим влиянието на много ярки инфрачервени източници като Уран върху детектора на камерата“, казва астрономът Улрих Клаас от Института по астрономия „Макс Планк“ в Германия.

„Открихме луните само случайно като допълнителни възли в изключително яркия сигнал на планетата.“

Петте основни луни на Уран наредени в низходящ ред по размер, са Титания, Оберон, Умбриел, Ариел и Миранда. Voyager 2 разкри, че и петте имат заоблена форма, която показва, че са постигнали хидростатично равновесие – тоест достатъчно маса, за да развият симетрична, заоблена форма под собствената си гравитация. И изглежда, че са съставени от скала и лед.

Това не е необичайно за обекти, които са далеч от Слънцето. Дори когато се затоплят от Слънцето, температурите на Уран и неговите луни достигат само между -213 до -193 градуса по Целзий на повърхността.

Плутон също е много скалист и леден. Но това как скалата и ледът се съчетават, има значение. Ексцентричните орбити на по-малките, неправилни, асиметрични луни на Уран предполагат, че те имат състав, много подобен на скалистите тела в пояса на Кайпер, извън Нептун, транснептуновите обекти. Те са само слабо свързани помежду си и доста малки.

„Това също би паснало на предположенията за произхода на неправилните луни“, казва астрофизикът Томас Мюлер от Института за извънземна физика „Макс Планк“ в Германия. „Поради хаотичните им орбити се предполага, че те са били уловени от системата на Уран по-късно.“

Обикновено петте главни луни, които обикалят екватора на Уран, биха били трудни за наблюдение. Уран има странна ориентация, наклонен отстрани по отношение на орбиталната си равнина около Слънцето, така че екваторът му често е в сянка.

По време на наблюденията на екипа върху Уран – между 2010 и 2012 г. обаче, екваторът е бил с оглед на телескопа и на слънчева светлина. И когато екипът извади Уран от данните, използвайки специално разработен алгоритъм, се появява нещо невероятно.

„Всички бяхме изненадани, когато четири луни ясно се появиха на изображенията и дори можехме да видим Миранда, най-малката и вътрешна от петте най-големи луни на Уран“, казва астрономът Йорс Х. Детре (Örs H. Detre) от Института по астрономия „Макс Планк“.

Това позволи на екипа да измери колко добре се задържа топлината от Слънцето на повърхностите на луните, докато тази повърхност се върти в нощта. Оказа се, че тези повърхности запазват топлината доста добре, охлаждайки се относително бавно.

Това беше познат профил за задържане и охлаждане на топлината – най-близкото съвпадение са планетите джуджета като Плутон и Хаумея, с техните плътни скалисти тела и покрити с лед повърхности. Това предполага, че Титания, Оберон, Умбриел, Ариел и Миранда са изградени по един и същи начин – въпреки че точният химичен състав на скалата и леда върху нея тепърва ще се определят.

Откритието може да означава, че изпращането на сонда до ледените обекти може да помогне да научим повече за полумрака на пояса на Кайпер.

„Резултатът обаче показва, че не винаги се нуждаем от сложни космически мисии, за да получим нови прозрения за Слънчевата система“, казва астрономът Хендрик Линц от Института по астрономия „Макс Планк“.

„В допълнение, новият алгоритъм може да бъде приложен за по-нататъшни наблюдения, които са събрани в голям брой в електронния архив с данни на Европейската космическа агенция ESA. Кой знае каква изненада все още ни очаква там?“

Изследването е публикувано в Astronomy & Astrophysics.