Eerste röntgenstralen van Uranus ontdekt

Astronomen hebben voor het eerst röntgenstralen van Uranus gedetecteerd met behulp van NASA's Chandra X-ray Observatory. Dit resultaat kan wetenschappers helpen meer te weten te komen over deze raadselachtige ijsreuzenplaneet in ons zonnestelsel.

Uranus is de zevende planeet vanaf de zon en heeft twee sets ringen rond zijn evenaar. De planeet, die vier keer de diameter van de aarde heeft, draait op zijn kant, waardoor hij anders is dan alle andere planeten in het zonnestelsel. Omdat Voyager 2 het enige ruimtevaartuig was dat ooit langs Uranus vloog, vertrouwen astronomen momenteel op telescopen die veel dichter bij de aarde zijn, zoals Chandra en de Hubble-ruimtetelescoop, om meer te weten te komen over deze verre en koude planeet die bijna volledig uit waterstof en helium bestaat.

Bij de foto: De roze gloed is het beeld van Uranus gezien door de Chandra X-ray Observatory. De rest van dit beeld is een opname afkomstig van de Keck-I-telescoop. Bron: Röntgen: NASA / CXO / University College London / W. Dunn et al; Optisch: W.M. Keck Observatorium

In de nieuwe studie gebruikten onderzoekers Chandra-waarnemingen die in 2002 en 2017 van Uranus waren gemaakt. Ze zagen een duidelijke detectie van röntgenstralen bij de eerste waarnemingen (die recentelijk eerst geanalyseerd werden) en een mogelijke uitbarsting van röntgenstralen vijftien jaren later. De bijgevoegde afbeelding toont een Chandra-röntgenfoto van Uranus uit 2002 (roze kleur) bovenop een optische afbeelding van de Keck-I-telescoop, verkregen in een afzonderlijke studie in 2004. De laatste toont de planeet in ongeveer dezelfde oriëntatie als de planeet was tijdens de Chandra-observaties van 2002.

Wat kan ervoor zorgen dat Uranus röntgenstralen uitzendt? Het antwoord: voornamelijk de zon. Astronomen hebben waargenomen dat zowel Jupiter als Saturnus röntgenlicht verstrooien dat door de zon wordt afgegeven, vergelijkbaar met hoe de atmosfeer van de aarde het licht van de zon verstrooit. Hoewel de auteurs van de nieuwe Uranus-studie aanvankelijk verwachtten dat de meeste gedetecteerde röntgenstralen ook afkomstig zouden zijn van verstrooiing, zijn er verleidelijke aanwijzingen dat er ten minste één andere bron van röntgenstraling aanwezig is. Als verdere waarnemingen dit bevestigen, kan dit intrigerende implicaties hebben voor het begrijpen van Uranus.

Een mogelijkheid is dat de ringen van Uranus zelf röntgenstralen produceren, wat het geval is voor de ringen van Saturnus. Uranus is omgeven door geladen deeltjes zoals elektronen en protonen. Als deze energetische deeltjes tegen de ringen botsen, kunnen ze ervoor zorgen dat de ringen gaan gloeien in röntgenstraling. Een andere mogelijkheid is dat ten minste een deel van de röntgenstralen afkomstig is van aurora's op Uranus, een fenomeen dat eerder op andere golflengten op deze planeet is waargenomen.

Op aarde kunnen we deze kleurrijke lichtshows in de lucht zien die plaatsvinden wanneer hoogenergetische deeltjes in wisselwerking staan ​​met de atmosfeer. Röntgenstralen worden uitgezonden in de aurora's van de aarde, geproduceerd door energetische elektronen nadat ze langs de magnetische veldlijnen van de planeet naar de polen zijn gegaan en worden vertraagd door de atmosfeer. Jupiter heeft ook aurora's. De röntgenstralen van aurora's op Jupiter zijn afkomstig van twee bronnen: elektronen die langs magnetische veldlijnen reizen, zoals op aarde, en positief geladen atomen en moleculen die naar beneden regenen in de poolgebieden van Jupiter. Wetenschappers zijn echter minder zeker over de oorzaak van aurora's op Uranus. Chandra's observaties kunnen helpen om dit mysterie te achterhalen.

Uranus is een bijzonder interessant doelwit voor röntgenobservaties vanwege de ongebruikelijke oriëntaties van zijn rotatieas en zijn magnetisch veld. Terwijl de rotatieassen en de magnetische veldassen van de andere planeten van het zonnestelsel bijna loodrecht op het vlak van hun baan staan, is de rotatieas van Uranus bijna evenwijdig aan zijn baan rond de zon. Bovendien, terwijl Uranus op zijn kant wordt gekanteld, wordt zijn magnetisch veld met een andere hoeveelheid gekanteld en verschoven ten opzichte van het centrum van de planeet. Dit kan ertoe leiden dat zijn aurora's ongewoon complex en variabel zijn. Het bepalen van de bronnen van de röntgenstralen van Uranus zou astronomen kunnen helpen beter te begrijpen hoe meer exotische objecten in de ruimte, zoals groeiende zwarte gaten en neutronensterren, röntgenstralen uitzenden

Een artikel waarin deze resultaten worden beschreven, verscheen in het meest recente nummer van het Journal of Geophysical Research en is online beschikbaar (*). De auteurs zijn William Dunn (University College London, Verenigd Koninkrijk), Jan-Uwe Ness (Universiteit van Marseille, Frankrijk), Laurent Lamy (Observatorium van Parijs, Frankrijk), Grant Tremblay (Centre for Astrophysics | Harvard & Smithsonian), Graziella Branduardi- Raymont (University College London), Bradford Snios (CfA), Ralph Kraft (CfA), Z. Yao (Chinese Academie van Wetenschappen, Beijing), Affelia Wibisono (University College London).

NASA's Marshall Space Flight Center beheert het Chandra-programma. Het Chandra X-ray Center van het Smithsonian Astrophysical Observatory controleert de wetenschap vanuit Cambridge Massachusetts en vluchtoperaties vanuit Burlington, Massachusetts.

Auteur: Jan Vyvey
Bron: NASA

(*) Zie https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020JA028739