1970-luvun lopulla tutkijat tekivät melko mielenkiintoisen löytön aurinkokunnan kaasu jättiläisistä. Parannettua optiikkaa käyttävien jatkuvien havaintojen ansiosta kävi ilmi, että Uranuksen kaltaisilla kaasujättiläisillä - eikä vain Saturnuksella - on rengasjärjestelmät. Tärkein ero on, että nämä rengasjärjestelmät eivät ole helposti näkyvissä etäisyydeltä tavanomaisella optiikalla ja vaativat poikkeuksellisen ajoituksen nähdäkseen valon heijastuvan niistä.
Toinen tapa tutkia heitä on tarkkailla heidän planeettaansa infrapuna- tai radioaallonpituuksilla. Tätä osoitti äskettäin tähtitieteilijöiden ryhmä, joka suoritti Uranuksen havainnointia käyttämällä Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) - ja Very Large Telescope (VLT) -sovelluksia. Sen lisäksi, että he saivat lämpötilalukemat renkaista, ne vahvistivat sen, mitä monet tutkijat ovat epäilleet heistä jo jonkin aikaa.
Tutkimus, joka kuvaa heidän havaintojaan, "Lämpöpäästöt Uranian kehäjärjestelmästä", ilmestyi äskettäin Tähtitieteellinen lehti. Tutkimusryhmä koostui Edward Molterista ja Imke de Paterista Kalifornian yliopistosta Berkeley (joka suoritti ALMA-havainnot), kun taas Michael Roman ja Leigh Fletcher (Leicesterin yliopistosta) suorittivat VLT-havainnot.
Vaikka William Herschel kuvasi mahdollisen renkaan näkemistä Uranuksen ympärillä jo vuonna 1789, NASA: n Kuiper-ilmatäyttelijäkeskuksen käyttämä joukkue löysi Uranuksen renkaat lopullisesti vasta vuonna 1977. Nämä havainnot vahvistivat neljän renkaan olemassaolon, kun taas vielä kuusi löydettiin pian sen jälkeen. Kun Voyager 2 ohitti Uranuksen vuonna 1986, se sai ensimmäiset suorat kuvat renkaista ja havaitsi yhdennentoista.
Sittemmin havaittujen rengasten kokonaismäärä on noussut kolmeentoista. Lisäksi komitean huomautukset Hubble-avaruuskaukoputki ja Keck Observatory vahvistivat kahden aikaisemmin tuntemattoman renkaan olemassaolon, jotka kiertävät Uraania paljon suuremmalla etäisyydellä ja jotka ovat sinisiä ja punaisia. Tämä osoittaa, että näiden “ulkorenkaiden” koostumus on erilainen kuin sisärenkaiden (jotka ovat harmaat).
Näistä löytöistä huolimatta yksityiskohtainen käsitys Uranuksen renkaista (mukaan lukien sen hiukkasten koko ja jakauma) on toistaiseksi ollut huonosti rajattu. Siksi miksi joukkue kokoontui
Mitä tämä yhdistetty tieto paljasti, oli se, että Uranus-järjestelmän lämpötila oli vain 77 K (-196 ° C; -320 ° F). Havainnot vahvistivat myös sen, että Uranuksen kirkkain ja tihein rengas (Epsilon-rengas) eroaa muista aurinkokunnan järjestelmästämme tunnetuista rengasjärjestelmistä. Kuten UC Berkeleyn tähtitieteen professori Imke de Pater selitti haastattelussa Berkeley News:
”Saturnuksen pääasiassa jäiset renkaat ovat leveitä, kirkkaita ja niiden hiukkaskoko vaihtelee mikronikokoisesta pölystä sisimmässä D rengas, kymmeniä metrejä päärenkaisiin. Pieni pää puuttuu Uranuksen päärenkaista; kirkkain rengas, epsilon, koostuu golfpallokokoista ja suuremmista kivistä. ”
Tämä erottaa Uranuksen Epsilon-renkaan erillään Saturnuksen renkaista, jotka koostuvat vesijäästä ja pienistä määristä pölyä, jotka ovat kooltaan mikrometriä metriin. Se on myös ristiriidassa Jupiterin renkaiden kanssa, jotka sisältävät enimmäkseen pieniä, mikronikokoisia hiukkasia, ja Neptunuksen renkaiden kanssa, jotka ovat enimmäkseen pölyä. Jopa Uranuksen päärenkaiden välillä on myös leveät pölylevyt.
Aineen koostumuksen ja jakauman tunteminen näissä rengasjärjestelmissä on tärkeää
”Tiedämme jo, että epsilon-rengas on vähän outo, koska emme näe pienempiä juttuja. Jokin on pyyhkäissyt pienemmät tavarat pois, tai kaikki on kimaltelemassa yhdessä. Emme vain tiedä. Tämä on askel kohti niiden koostumuksen ymmärtämistä ja sitä, ovatko kaikki renkaat samasta lähtömateriaalista vai ovatko kunkin renkaan erilaiset.
”Uraanirenkaat eroavat koostumuksiltaan Saturnuksen päärenkaasta siinä mielessä, että optisessa ja infrapuna-tilassa albedo on paljon alempi: ne ovat todella tummia, kuten puuhiiltä. Ne ovat myös erittäin kapeat verrattuna Saturnuksen renkaisiin. Levein, epsilon-rengas, vaihtelee välillä 20 - 100 kilometriä, kun taas Saturnuksen leveys on 100 tai kymmeniä tuhansia kilometrejä. "
Tämä pölykokoisten hiukkasten puute havaittiin ensimmäisen kerran, kun Voyager 2 Avaruuskoetin lensi planeetan varrella vuonna 1986, mutta avaruusalus ei pystynyt mittaamaan renkaiden lämpötilaa tuolloin. Sekä VLT- että ALMA-havainnot kuitenkin suunniteltiin (osittain) voidakseen tutkia Uranuksen ilmakehän lämpötilarakennetta.
Mielenkiintoista on, että juuri tätä tutkimusryhmä yritti tehdä tuolloin. Mutta vähentäessään tietoja he huomasivat jotain vieläkin vaikuttavampaa: Uraanin renkaat loistavat heiltä kirkkaasti. "On hienoa, että voimme tehdä tämän jopa välineillämme", sanoi Molter. ”Yritin vain kuvata planeettaa niin hyvin kuin mahdollista ja näin renkaat. Se oli mahtavaa."
Tämän tutkimuksen tulokset ovat erityisen jännittäviä, kun ajatellaan, että tulevina vuosina avaruuteen vievät seuraavan sukupolven teleskoopit (kuten James Webbin avaruusteleskooppi) pystyvät tarkastelemaan renkaita entistä paremmalla tarkkuudella ja herkkyydellä. Nämä havainnot antavat tähtitieteilijöille mahdollisuuden asettaa huomattavasti parannettuja spektroskooppisia rajoituksia Uraanin rengasjärjestelmään ja mahdollisesti muiden kaasu jättiläisten järjestelmiin.
