Saturnus on ehkä kaikkein näyttävin, mutta se ei ole ainoa aurinkokunnan planeetta, jota renkaat kiertävät. Ja viime vuonna saimme lisää tietoa Uranusta ympäröivistä 13 renkaasta, kun se valokuvasi lämpökuvan, jonka tähtitieteilijät ottivat jääplaneetasta.
Ensimmäistä kertaa tutkijat pystyivät määrittämään renkaiden lämpötilan ja vahvistivat, että päärengas – nimeltään epsilon-rengas – ei ole samanlainen kuin mikään muu Aurinkokunnassa.
Tavallisesti Saturnus on ainoa, jonka renkaat on kuvattu, sillä Uranusta, Jupiteria ja Neptunusta kiertävät renkaat voi nähdä vain voimakkailla teleskoopeilla (tai luotaimilla, kuten Juno, joka nappasi tämän henkeäsalpaavan kuvan yhdestä Jupiterin aavemaisista renkaista).
Miten monta rengasta siellä voisi olla? Jupiterilla on neljä. Neptunuksella on viisi. Saturnuksella on tuhansia.
Uranuksen renkaista emme tiedä paljoakaan, sillä ne heijastavat hyvin vähän valoa optisella ja lähi-infrapunaisella aallonpituudella, jota käytetään tyypillisesti Aurinkokunnan havainnointiin. Itse asiassa ne ovat niin himmeät, että ne edes löydettiin vasta vuonna 1977. (Jupiterin renkaat löydettiin vuonna 1979 ja Neptunuksen vuonna 1984.)
Oli siis jokseenkin odottamatonta, kun renkaat näkyivät lämpökuvissa, joita tähtitieteilijät ottivat tutkiakseen planeetan atmosfäärin lämpötilarakennetta; erityisen selvä näkyi epsilon-rengas.
”Olimme hämmästyneitä nähdessämme renkaiden hyppäävän selvästi esiin, kun pienensimme dataa ensimmäistä kertaa”, sanoo tähtitieteilijä Leigh Fletcher Leicesterin yliopistosta.
Koska kyseessä oli lämpökuva, ryhmä sai ensimmäistä kertaa selville renkaiden lämpötilan: vain 77 kelviniä, joka on nestemäisen typen kiehumispiste tavanomaisessa ilmakehän paineessa. (Uranuksen pintalämpötila laskee jopa 47 kelviniin, joten se on vielä viileämpi.)
Tutkimus vahvisti myös, että renkaat ovat todella outoja, kun niitä verrataan muiden planeettojen renkaisiin. Katsos, kun Voyager 2 lensi Uranuksen ohi vuonna 1986 ja otti joukon iloisia tilannekuvia, tutkijat kotona huomasivat, että renkaista näytti puuttuvan jotain.
Saturnuksen renkaissa hiukkaset ovat koko kokoluokkaa, jauhemaisesta pölystä kookkaisiin lohkareisiin. Jupiterilla ja Neptunuksella on molemmilla hyvin pölyiset renkaat, jotka koostuvat enimmäkseen hienoista hiukkasista.
Uranuksella taas on pölylevyjä renkaidensa välissä, mutta renkaissa itsessään on vain golfpallon kokoisia kappaleita.
”Emme näe pienempiä kappaleita”, sanoo tähtitieteilijä Edward Molter Berkeleyn yliopistosta.
”Jokin on pyyhkäissyt pienempiä kappaleita pois, tai sitten ne ovat liimautuneet yhteen”. Emme vain tiedä. Tämä on askel kohti niiden koostumuksen ymmärtämistä ja sitä, ovatko kaikki renkaat peräisin samasta lähdemateriaalista vai ovatko ne erilaisia jokaisella renkaalla.”
Mahdollisia lähteitä ovat muun muassa kuiden törmäysheijasteet, kuten Jupiterin renkaissa nähdään; planeetan painovoiman vangitsemat asteroidit, jotka sitten jotenkin murskautuivat; planeetan muodostumisen jäljiltä jääneet jäänteet (epätodennäköistä, koska niiden uskotaan olevan korkeintaan noin 600 miljoonaa vuotta vanhoja); tai jäänteet, jotka ovat peräisin teorian mukaisesta törmäyksestä, joka on kirjaimellisesti tyrmännyt planeetan kyljelleen.
Todennäköisin selitys on kiinteät kiertävät kappaleet, jotka ovat tuhoutuneet joko törmäyksissä tai vuorovesivoimien vaikutuksesta.
Eikä siinä vielä kaikki. Aiempien tietojen mukaan, mukaan lukien Keck-observatoriolla vuonna 2004 otetut lähi-infrapunakuvat, Uranusta ympäröivien renkaiden koostumus poikkeaa muista.
”Albedo on paljon alhaisempi: ne ovat todella tummia, kuin hiiltä”, Molter sanoi. ”Ne ovat myös äärimmäisen kapeita verrattuna Saturnuksen renkaisiin. Levein, epsilon-rengas, vaihtelee 20 ja 100 kilometrin välillä, kun taas Saturnuksen renkaat ovat satoja tai kymmeniä tuhansia kilometrejä leveitä.”
Hämmästyttävistä uusista kuvista huolimatta renkaat ovat siis edelleen valtava mysteeri. Mutta mysteeri, joka saattaa pian saada lisää johtolankoja, kun James Webb -avaruusteleskooppi huippuluokan havainnointiteknologiallaan saapuu taivaalle vuonna 2021. Toivottavasti Uranuksen tarkastelu varaa osan sen arvokkaasta ajasta.
Tutkimus on julkaistu The Astrophysical Journal -lehdessä.
Tämän artikkelin versio julkaistiin alun perin kesäkuussa 2019.