Астрономія
Астрономія

Астрономи вперше зафіксували рентгенівське випромінювання від Урана

Дослідники проаналізували архівні спостереження Урана за допомогою обсерваторії «Чандра» та виявили рентгенівське випромінювання від планети. Так як його потоки перевищують потоки від Сатурна і Юпітера, астрономи роблять висновок, що тут можливий додатковий механізм утворення випромінювання окрім розсіювання сонячних променів. Стаття про це надрукована у журналі Journal of Geophysical Research: Space Physics.

Композитне зображення Урана у рентгенівському та оптичному діапазоні. NASA, CXO, University College London, W. Dunn et al, W.M. Keck Observatory

Композитне зображення Урана у рентгенівському та оптичному діапазоні. NASA, CXO, University College London, W. Dunn et al, W.M. Keck Observatory

Як утворюється рентгенівське випромінювання від планет?

Рентгенівське випромінювання фіксувалося у комет, Венери, Землі, Марса, Сатурна, Плутона, Юпітера та декількох його супутників. Для Меркурія, який знаходиться занадто близько до Сонця, щоб його могли спостерігати орбітальні обсерваторії, випромінювання фіксував орбітальний зонд MESSENGER. Серед усіх планет Сонячної системи випромінювання в рентгенівському діапазоні хвиль ще не фіксувалося у крижаних гігантів — Урана і Нептуна. Попередні спостереження Урана обсерваторією ROSAT у 1990-х роках виявили, що потік рентгенівських фотонів від планети повинен бути дуже слабким.

Для атмосфер Юпітера і Сатурна, у яких переважає водень, екваторіальне випромінювання рентгенівських променів відбувається переважно за рахунок розсіювання сонячних фотонів і, отже, змінюється залежно від інтенсивності рентгенівських променів Сонця. А от на Венері та Марсі більша відносна кількість великих молекул в атмосферах призводить до більших внесків рентгенівських флуоресцентних випромінювань. Відносна кількість елементів вуглецево-азотного циклу на Урані вища, ніж на Сатурні, тож астрономи очікують, що він займатиме проміжне становище між атмосферами Юпітера і Сатурна, які розсіюють рентгенівське випромінювання, та флуоресцентними атмосферами Венери та Марса.

Що виявили дослідники?

Космічна обсерваторія «Чандра» проводила спостереження за Ураном тричі: у 2002 році та два рази у 2017 році, і зафіксувала рентгенівське випромінювання від планети. Щоб перевірити значущість виявленого сигналу, дослідники змоделювали сітку з 10 тисячами областей розміром з Уран навколо крижаного гіганта. Виявилося, що кількість рентгенівських фотонів при першій фіксації, які походять з тієї областю, де знаходився Уран, перевищує 99,9% інших областей сітки. Однак при цьому сигнал усе ще був низьким та становив лише приблизно 5 рентгенівських фотонів при середньому фоновому рівні 0,16 фотонів. Таким чином, перше дослідження демонструє статистично значуще виявлення рентгенівських променів від Урана, яке узгоджується з викидами від Юпітера і Сатурна. Спостереження 2017 року мали набагато яскравіший фон (близько 10 фотонів), який не можна було відфільтрувати. Тому жодне з них не дало другого однозначного виявлення рентгенівського випромінювання від Урана.

Блакитним позначене розташування зафіксованих рентгенівських фотонів, а червоним полярні сяйва в атмосфері Урана. W. R. Dunn et al.

Блакитним позначене розташування зафіксованих рентгенівських фотонів, а червоним полярні сяйва в атмосфері Урана. W. R. Dunn et al.

Що могло створити таке випромінювання?

Для створення зафіксованого випромінювання може знадобитися інший механізм окрім розсіяного випромінювання Сонця. Астрономи припускають, що одним із можливих джерел підвищеного рентгенівського альбедо Урана можуть бути його кільця. Так, у Сатурна кільця виробляють рентгенівську флуоресценцію. Зіткнення частинок з такими енергіями, як у електронів навколо Урана, добре підходять для генерування флуоресцентного випромінювання, і його дослідження може надати характеристику складу кілець планети.