A gyűrűk az Uránusz olyan rendszert gyűrűk a bolygó Uránusz , kevésbé bonyolult, mint a Szaturnusz gyűrűi , de bonyolultabb, mint a Jupiter vagy a Neptunusz . -Én fedezték fel őket1977. március 10írta: James L. Elliot , Edward W. Dunham és Douglas J. Mink . Majdnem két évszázaddal ezelőtt William Herschel csillagász már beszámolt ezekről az égitestekről, de a modern csillagászok kételkednek abban, hogy a sötét és vékony gyűrűk ekkor már láthatók voltak. Két további gyűrűt fedeztek fel 1986-ban a Voyager 2 űrszonda által készített képeknek köszönhetően , majd két külső gyűrűt 2003-2005-ben a Hubble űrtávcső fotóin .
Így Hubble megfigyelései tizenháromra teszik az Urán gyűrűrendszerét alkotó különálló gyűrűk számát. A bolygótól való növekvő távolság sorrendjében hívjuk őket: 1986U2R / ζ , 6 , 5 , 4 , α , β , η , γ , δ , λ , ε , ν és μ . Sugárzásuk az 1986U2R / ζ gyűrű 38 000 km- től a µ gyűrűnél körülbelül 98 000 km- ig terjed . A fő gyűrűk között valószínűleg halvány porszalagok és hiányos ívek vannak. Nagyon sötétek: az őket alkotó részecskék albedója nem haladja meg a 2% -ot. Valószínűleg jégből és szerves elemekből állnak, amelyeket a magnetoszféra sugárzása megfeketít .
Az Uránusz gyűrűinek többsége átlátszatlan és csak néhány mérföld széles. Az egész rendszer csak kevés port tartalmaz: főleg 0,2 - 20 m átmérőjű kőzetekből áll . Néhány gyűrű azonban áttetsző: 1986U2R / ζ, μ és ν, széles és nem feltűnő, apró porszemcsékből készülnek, míg a szintén észrevétlen, de keskeny λ nagyobb testeket is tartalmaz. A gyűrűk relatív porszegénysége a légkör legkülső részeinek, az exoszférának és a koronának az aerodinamikai ellenállása .
A Naprendszer korára való tekintettel meglehetősen fiatalok lennének: életkoruk nem haladhatja meg a 600 millió évet. A gyűrűrendszer valószínűleg a bolygó körül keringő ősi holdak ütközéséből és széttöredezéséből fakad. Az ütközés után a holdak valószínűleg sok részecskévé törtek szét, amelyek keskeny, optikailag sűrű gyűrűként éltek csak a maximális stabilitás bizonyos területein.
A XXI . Század elején a keskeny gyűrűket korlátozó mechanizmus még nem jól ismert. Eredetileg a tudósok azt feltételezték, hogy minden keskeny gyűrűt "pásztorlány" holdak kereteznek , biztosítva azok stabilitását. De 1986-ban a Voyager 2 szonda csak egy pár ilyen pásztorlányt fedezett fel: Cordélia és Ophélie , amelyek az ε gyűrűt keretezik , amely a legragyogóbb.
Az Uránusz körüli gyűrűrendszert először a XVIII . Század említi , William Herschel jegyzeteiben , aki már 1781-ben felfedezte magát az Uránt. A csillagász megállapította a bolygó megfigyelését "1789. február 22-én: gyanítjuk gyűrű létezése ” . Herschel rajzol egy kis diagramot a gyűrűről, és megjegyzi, hogy "kissé pirosat rajzol" . A Keck Hawaii megerősítette az utóbbi megfigyelést Herschelt, legalábbis a gyűrű ν esetében. Herschel feljegyzéseit 1797-ben tették közzé a Royal Society folyóiratában . 1797 és 1977 között, vagyis majdnem két évszázadon keresztül a gyűrűket alig említik soha. A tudományos közösség megkérdőjelezi Herschel gyűrűk általi kezdeti megfigyelésének valódiságát, amelyet a csillagászok több generációja később nem tudott megerősíteni. Egyesek úgy vélik, hogy Herschel az akkori hangszerek korlátai miatt nem fedezhette fel a gyűrűket. Azok, akik Herschelt elismerik ezzel a felfedezéssel, azt állítják, hogy a csillagász pontos leírást adott az ε gyűrűről, méretéről az Uránuszhoz viszonyítva, a megfigyelt pályaív mentén megjelenő változásairól és színéről.
Az Uránusz gyűrűinek felfedezése vagy újrafelfedezése véletlenül történik a 1977. március 10James L. Elliot , Edward W. Dunham és Douglas J. Mink csillagászok a Kuiper Airborne Observatory fedélzetén . A csillagászok szeretné használni a fedés a csillag ÁSZ 158687 Uránusz tanulmányozni a hangulatát ez a csillag. Megfigyeléseik elemzése azonban azt mutatja, hogy a csillagot ötször röviden eltakarták az Uránusz általi okkultáció előtt és után; a három csillagász keskeny gyűrűk rendszerének jelenlétében vonja le a következtetést. Cikkeikben kijelölik azt az öt okkultációt, amelyet a görög ábécé első öt betűje figyel meg : α, β, γ, δ és ε; ezeket az elnevezéseket később felhasználják a gyűrűk megnevezésére. Röviddel ezután Elliot, Dunham és Mink további négy gyűrűt fedeznek fel: az egyik a β és a γ gyűrű között, a másik három pedig az α gyűrűn belül helyezkedik el. Az első neve η, a többi pedig 4, 5 és 6, a másik cikk írásakor elfogadott okkultációk számozási rendszere szerint. Az Uránusz gyűrűrendszere a második a Naprendszerben , a Szaturnusz után .
1986-ban a Voyager 2 űrszonda keresztezte az Uránusz rendszert, és lehetővé tette a gyűrűinek közvetlen megfigyelését. A szonda képei további két keskeny gyűrű jelenlétét tárják fel. 2003-2005-ben a Hubble Űrtávcső új pár gyűrűt észlel, így az ismert összérték tizenháromra nő. Ezen külső gyűrűk felfedezése megkétszerezi az ismert gyűrűrendszer átmérőjét. Hubble két kis műholdat is először készít képeket; egyikük, Mab pályája a nemrég felfedezett külső gyűrűben van.
A Hubble-teleszkóp által 2005-ben végzett megfigyelések óta kiderült, hogy az Urán gyűrűrendszere tizenhárom gyűrűből áll. Megnevezésük a bolygótól való növekvő távolság sorrendjében történik: 1986U2R / ζ, 6, 5, 4, α, β, η, γ, δ, λ, ε, ν, μ. Három csoportra oszlanak: kilenc keskeny főgyűrű (6, 5, 4, α, β, η, γ, δ, ε), két porgyűrű (1986U2R / ζ, λ) és két külső gyűrű (μ, ν) . Az Uránusz gyűrűi főleg makroszkopikus részecskékből állnak, és kevés port tartalmaznak , amelyek főleg az 1986U2R / ζ, η, δ, λ, ν és μ gyűrűkben helyezkednek el. Ezen jól azonosítható gyűrűk mellett számos áttetsző porszalag található, amelyek vékony gyűrűket tartalmaznak. Ezek ideiglenesen létezhetnek, vagy különálló ívekből állhatnak, amelyeket néha okkultációk során észlelnek ; némelyik látható volt, amikor a Föld áthaladt a gyűrűk síkján 2007-ben. A gyűrűk között néhány porszalag figyelhető meg, amelyek előre szóródtak, amikor a Voyager 2 áthaladt az Urán pályáján. Az Uránus összes gyűrűje azimutális fényváltozásokat mutat.
A gyűrűk rendkívül sötét anyagból készülnek. A részecskék geometriai albedója nem haladja meg az 5-6% -ot, míg a Bond albedo alacsonyabb: 2% körüli. A gyűrűk részecskéi jelentős csúcsfényességet mutatnak az ellentétben: az albedó növekedése a Nap irányában. Ez azt jelenti, hogy albedójuk sokkal alacsonyabb, ha kissé az ellenzék irányától eltérően figyelik őket, vagyis a Nap, a megfigyelő és az Urán nincs pontosan egy vonalban. Ezenkívül a gyűrűk enyhén pirosra hajlanak a spektrum látható és ultraibolya részén , és a közeli infravörösben szürkék . Nem mutatnak azonosítható spektrális struktúrákat . A gyűrűkben lévő részecskék kémiai összetétele nem ismert. Ezek azonban nem állhatnak tiszta jégből, mint a Szaturnusz gyűrűiből , mert túl sötétek, még sötétebbek, mint az Uránusz belső holdjai . A részecskék valószínűleg jég és sötét anyag keverékéből állnak. A készítmény ezen anyag nem ismert, de lehet, hogy szerves vegyületek megfeketedett a sugárzás a töltött részecskék a magnetoszféra Uránusz. A belső holdakéhoz hasonló anyag lehet, de jelentősen megégett.
Az Uránusz gyűrűrendszere összességében nem hasonlít a Jupiter finom porból készült gyűrűihez , sem a Szaturnuszéhoz , amelyek nagyok és összetettek, és egyes esetekben nagyon fényes anyagból - jégből állnak. Ennek ellenére van néhány hasonlóság a szaturnuszi rendszerrel. Így a Szaturnusz F gyűrűje és az Urán ε gyűrűje egyaránt keskeny, meglehetősen sötét és pásztorholdak keretezik; hasonlóképpen az Urán 2006-ban felfedezett külső gyűrűi hasonlóságot mutatnak a Szaturnusz külső G és E gyűrűivel. Bizonyos keskeny gyűrűk a Szaturnusz széles gyűrűin belül szintén emlékeztethetnek az Urán keskeny gyűrűire. Az Urán főgyűrűi között megfigyelt porszalagok hasonlíthatnak a Jupiter gyűrűire is. Másrészt az Uránusz gyűrűrendszere meglehetősen hasonló a Neptunusz gyűrűihez , bár összetettebb, kevésbé sötét és kevesebb port tartalmaz; a gyűrűk szintén közelebb vannak az ottani bolygóhoz.
Az ε (epsilon) gyűrű az Uránusz gyűrűrendszerének legfényesebb és legsűrűbb eleme, és az egész által visszaküldött teljes fény kétharmadát teszi ki. Míg ő a leginkább excentrikus a gyűrűk Uránusz, van egy elhanyagolható tilt . A gyűrű excentricitása miatt fényereje az egész pályáján változik. A fényerő integrált sugara mentén a gyűrű ε maximuma az apoapsid és minimális a periapsis . E fényességek aránya 2,5: 3,0. Ezek a variációk összefüggenek a gyűrű szélességével, amely a periapisnál 19,7 km- t , az apoapsisnál pedig 96,4 km- t mér. Ahogy a gyűrű szélesebbé válik, a részecskék közötti képernyőhatás csökken, jobban láthatóvá téve őket, ami nagyobb beépített ragyogást eredményez. A szélesség variációit közvetlenül a Voyager 2 képekből mértük , mivel az ε gyűrű volt az egyetlen a két gyűrű közül, amelyet az űrszonda kamerái felbontottak . Ez a viselkedés azt mutatja, hogy a gyűrű optikailag sűrű . A földről vagy az űrből végzett okulási megfigyelések azt mutatták, hogy normál optikai vastagsága 0,5 és 2,5 között változik, a legnagyobb a periapsisnál van. Az e gyűrű egyenértékű vastagsága körülbelül 47 km, és invariáns a pálya mentén.
Az ε gyűrű geometriai vastagsága nem ismert pontosan, bár a gyűrű nagyon vékony - egyesek szerint csak 150 m . E viszonylag végtelenül kicsi dimenzió ellenére több részecskerétegből áll. Az ε gyűrű meglehetősen zsúfolt terület, becsült kitöltési tényezője 0,008–0,06 az apoapsid körül. Az átlagos szemcseméret 0,2 és 20 m között mozog, és átlagos elválasztásuk sugáruk 4,5-szerese. A gyűrű szinte pormentes , valószínűleg az Urán légköri koronájának aerodinamikai húzása miatt. Nagyon kis vastagsága miatt az ε gyűrű eltűnik, ha átmérővel vizsgáljuk . Ez 2007-ben történt, amikor megfigyelték a Föld áthaladását a gyűrűk síkjában.
A Voyager 2 szonda rádió okkultációs kísérlet során figyelt meg egy jelet az ε gyűrűből . A jel tűnt, mint egy jelölt megerősítését előreszórás 3,6 cm a hullámhossz körüli gyűrű apoapsis. Az ilyen diffúzióhoz koherens struktúra szükséges. Azt, hogy az ε gyűrű ilyen finom szerkezetű, sok okkult megfigyelés megerősítette: úgy tűnik, hogy a gyűrű keskeny és optikailag sűrű részgyűrűkből áll, amelyek közül néhány hiányos ív lehet.
Megállapítást nyert, hogy a gyűrűnek belső és külső pásztort holdjai vannak : belül Cordelia , kívül Ophelia . A gyűrű belső éle 24:25, Cofeliával, a külső széle pedig 14:13, Opheliával. E holdak tömegének legalább a gyűrű tömegének háromszorosának kell lennie ahhoz, hogy hatékony legyen. Az e gyűrű tömegét körülbelül 10 16 kg-ra becsülik .
Az eau gyűrű (delta) kör alakú és enyhén ferde. A normál optikai vastagságban és szélességben (2011-ben) még mindig megmagyarázhatatlan lényeges azimutális variációkat mutat. Az egyik lehetséges magyarázat az lehet, hogy a gyűrűnek azimutális hullámai vannak, amelyeket a belső szélén egy apró hold gerjeszt. A δ gyűrű tiszta külső széle 23: 22-re rezonál Cordelia-val. Két komponens is megkülönböztethető. A keskeny, külső alkatrész optikailag sűrű; nagy átlátszó belső sáv határolja. Szélessége 4,1-6,1 km , vastagsága 2,2 km-nek felel meg, ami megfelel a normál 0,3-0,6 optikai vastagságnak. A gyűrű széles alkotóeleme 10–12 km , ekvivalens vastagsága pedig megközelíti a 0,3 km-t , ami 3 × 10 –2 alacsony normál optikai vastagságot jelez . Ez csak okkult adatokból ismert, mert a Voyager 2 nem tudta feloldani a δ gyűrűt. Amikor meglátta a δ gyűrűt előre szórt geometriában, viszonylag fényesnek tűnt, ami összhangban van a por jelenlétével a széles komponensben. Geometriai szempontból a széles alkatrész vastagabb, mint a keskeny. Ezt megerősítik a pályapálya kereszteződésének megfigyelései 2007-ben, ahol a δ gyűrű világosabbá vált, ami összhangban van egyidejűleg geometriai vastagságú és optikailag vékony gyűrű viselkedésével.
A γ ( gamma ) gyűrű keskeny, optikailag sűrű és kissé excentrikus. Orbitális hajlása majdnem nulla. A gyűrű szélessége 3,6 és 4,7 km között változik , bár ekvivalens optikai vastagsága 3,3 km- nél állandó . A gyűrű normál optikai vastagsága 0,7-0,9. Egy pálya síkbeli kereszteződés során 2007-ben a γ gyűrű eltűnt, ami azt mutatja, hogy geometrikusan vékony, mint az ε gyűrű, és pormentes. A gyűrű szélessége és normál optikai vastagsága azimutális eltéréseket mutat . Egy ilyen keskeny gyűrű bezárásának mechanizmusa nem ismert, de megjegyezték, hogy a gyűrű éles belső éle 6: 5 arányban rezonál Ophelia-val.
A η (eta) gyűrű nulla excentricitással és keringési dőléssel rendelkezik. A δ gyűrűhöz hasonlóan két alkatrészből áll: egy keskeny és optikailag sűrű, valamint egy széles, kvázi átlátszó sávból, ezúttal kívül. Ez utóbbi körülbelül 40 km széles és ekvivalens vastagsága körülbelül 0,85 km , ami 2 × 10 −2 alacsony normál optikai vastagságot jelez .
A gyűrűt feloldották a Voyager 2 felvételein . Az elülső irányú diffúziónál fényesnek tűnik, ami jelentős mennyiségű por jelenlétét jelzi, valószínűleg a széles részén. Geometriai szempontból a széles rész sokkal vastagabb, mint a keskeny rész. Ezt a következtetést támasztják alá a 2007-es gyűrűsík metszéspontjában tett megfigyelések, ahol a η gyűrű növekvő fényerőt mutatott, a gyűrűs rendszerben a második legfényesebbé vált. Ez összhangban van egy geometriai vastagságú, de optikailag vékony gyűrűvel. A gyűrűk többségéhez hasonlóan a normál optikai vastagságban és szélességben is jelentős azimutális eltéréseket mutat. A keskeny komponens néhol el is tűnik.
Az α és β ( alfa és béta ) gyűrűk az Urán legfényesebb gyűrűi az ε gyűrű után. Mint ez, a fényesség és a szélesség variációit mutatják. Ezek legnagyobb fényerőt és szélessége szektor feletti 30 ° szintjén a apoapsis , és minimum 30 ° körüli periapsis . Ennek a két gyűrűnek nem elhanyagolható excentricitása és hajlása van . A szélességek 4,8–10 km, illetve 6,1–11,4 km között változnak . Az ekvivalens optikai vastagságok 3,29 km és 2,14 km , ami normál optikai vastagságnak felel meg: az elsőnél 0,3-0,7, a másodiknál 0,2-0,35. Amikor a Föld 2007-ben átlépte a gyűrűk pályasíkját, azok már nem voltak láthatóak, ami azt bizonyítja, hogy vékonyak, mint az ε gyűrű, és pormentesek. De ugyanez az esemény vastag, optikailag gyengén átlátszatlan porszalagot tárt fel, közvetlenül a β gyűrűn kívül, amelyet korábban a Voyager 2 megfigyelt . Az α és β gyűrűk tömegét körülbelül 5 × 10 15 kg-ra becsülik , vagy az ε gyűrű tömegének felét.
A 6., 5. és 4. gyűrű az Urán legbelső és legkevésbé fényes keskeny gyűrűje. Ők is azok, amelyek a legerősebb hajlást és excentricitást mutatják az ε gyűrűvel. Valójában hajlásuk (0,06 °, 0,05 ° és 0,03 °) elegendő volt ahhoz, hogy a Voyager 2 megfigyelhesse őket az Uránus egyenlítői síkja felett (24 és 46 km között ). Ők is a legszűkebb szélességű, illetve 1,6-2,2 km , 1,9-4,9 km és 2,4-4,4 km . Ekvivalens optikai vastagságuk 0,41 km , 0,91 km és 0,71 km , ami megfelel a normál optikai vastagságoknak, amelyek 0,18-0,25, 0,18-0,48 és 0,16-0,3. Amikor a Föld 2007-ben levágta a gyűrűk pályasíkját, vékonyságuk és porhiányuk miatt láthatatlanná váltak.
A λ (lambda) gyűrű a Voyager 2 által 1986-ban felfedezett két gyűrű egyike. Ez egy keskeny és gyenge gyűrű, amely közvetlenül az ε gyűrű belsejében helyezkedik el, a gyűrű és pásztor holdja, a Cordelia között . Ez a hold megtisztított egy üres sávot a λ gyűrű közepén. Hátrafelé szórt fényben nézve a λ gyűrű rendkívül keskeny: 1-2 km , ekvivalens optikai vastagsága 0,1-2,2 km , 2,2 µm hullámhosszon . A normál optikai vastagság 0,1–0,2. A λ gyűrű optikai vastagsága erősen függ a fény hullámhosszától, ami az Urán gyűrűrendszerére nem jellemző. Az ekvivalens optikai vastagság 0,36 km az ultraibolya fényben, ezért a λ gyűrűt kezdetben csak UV csillag okkultációkban mutatta ki a Voyager 2 . Csillag okkultálással történő kimutatását 2,2 µm hullámhosszon csak 1996-ban jelentették be.
A λ gyűrű megjelenése drámai módon változik, ha előre szórt fényben nézzük, ahogy a Voyager 2 tette 1986-ban. Ebből a szempontból a gyűrű az Urán gyűrűrendszerének legfényesebb szerkezetévé válik, még az ε gyűrűnél is fényesebbé. Ez a megfigyelés, valamint az optikai vastagságnak a fény hullámhosszától való függése azt jelzi, hogy a λ gyűrű érzékelhető mennyiségű port tartalmaz, mikrométer nagyságrendben . A szokásos optikai vastagsága Ez a por a 10 -4 10 -3 . A Keck távcső 2007-ben a gyűrűsík kereszteződésén tett megfigyelések megerősítették ezt a következtetést; a λ gyűrű ezután a gyűrűrendszer egyik legfényesebb szerkezetévé vált.
A Voyager 2 képek részletes elemzése feltárta a λ gyűrű fényességének azimutális variációit. A variációk periodikusnak tűnnek, állóhullámot idéznek elő . A λ gyűrű ezen részletes szerkezetének eredete rejtély marad.
1986-ban a Voyager 2 széles, de vékony anyagsávot észlelt a 6. gyűrű belsejében. Ezt a gyűrűt ideiglenesen 1986U2R jelöléssel látták el. Normál optikai vastagsága 10−3 vagy kevesebb, és rendkívül vékony. Az Uránusz központjától 37 000 és 39 500 km között mozog , vagyis csak 12 000 km a felhők felett. Csak 2003 - 2004-ben láthatták újra, amikor a Keck távcső megfigyelte . Ennek a zenekarnak a neve „ζ ring” ( zeta ) volt. Ennek a gyűrűnek a helyzete azonban jelentősen eltér az 1986-os 1986-os U2R esetében megfigyeltől: 37 850–4 4150 km-re fekszik a bolygó közepétől. Van egy meghosszabbítás, amely befelé halad, és legalább 32 600 km-re gyengül .
A ζ gyűrűt 2007-ben még a gyűrűsík keresztezése során figyelték meg, és ott még az egész gyűrűrendszer legfényesebb elemévé vált, sőt minden mást fényerőben felülmúlt. A gyűrű ekvivalens optikai vastagsága megközelíti az 1 km-t (0,6 km a belső meghosszabbításnál), míg a normál optikai vastagság nem haladja meg a 10 −3-ot . Az 1986U2R és ζ gyűrűk meglehetősen eltérő megjelenését a megfigyelés eltérő geometriája okozhatja: hátrafelé szóródás 2003 - 2007-ben és oldalirányú szétszóródás 1986-ban. Nem zárható ki azonban, hogy a poreloszlásban bekövetkező változások - amelyet feltételezünk - hogy a ringben domináns legyen, 1986 és 2007 között történt.
Az 1986U2R / ζ és λ gyűrűk mellett vannak még nagyon vékony porszalagok is az Uránusz gyűrűrendszerében. Okkultációk során láthatatlanok, elhanyagolható optikai vastagságuk miatt, annak fényereje ellenére, hogy az elülső diffúzióban fényesek. Az előre szétszórt fényben lévő Voyager 2 képek fényes porszalagok létezését tárják fel a λ és δ gyűrűk, η és β, valamint α és 4 között. Sok ilyen sávot 2003 és 2004 között ismét észleltek a Keck távcső és a gyűrűsík keresztezése 2007-ben hátrafelé szórt fényben, de pontos helyzetük és relatív fényességük különbözött a Voyager 2 által megfigyeltektől . Ezen porszalagok normál optikai vastagsága nem haladja meg a kb. 10 −5-t . A tudósok úgy vélik, hogy az eloszlás porrészecskék követ index hatványfüggvény .
2003–2005-ben a Hubble űrtávcső felfedezett egy új gyűrűt, amelyet később Outer Ring System-nek neveztek el, így az Uránusz gyűrűinek száma tizenháromra nőtt. Μ és ν gyűrűnek nevezték őket ( mu és nu ). A μ gyűrű, a legkülső, kétszer olyan távol van a bolygótól, mint a fényes η gyűrű. Ezek a külső gyűrűk sok szempontból különböznek a keskeny belső gyűrűktől: μ és ν széles (17 000 km és 3800 km ) és nagyon vékonyak; maximális normál optikai vastagságuk 8,5 × 10 −6 és 5,4 × 10 −6 ; ekvivalens optikai vastagságuk 0,14 km és 0,012 km . Sugaras fényprofiljuk háromszög alakú.
A μ gyűrű maximális fényereje szinte a Mab kis hold pályája mentén található meg , amely valószínűleg a gyűrű részecskéinek forrása. A ν gyűrű a Portia és a Rosalinde természetes műholdak között helyezkedik el , és nem tartalmaz benne holdat. Az előre szórt fény újbóli elemzése A Travel 2 képek egyértelműen mutatják a μ és ν gyűrűket. Ebben a geometriában a gyűrűk sokkal világosabbak, ami azt jelzi, hogy sok mikrometrikus port tartalmaznak. Hasonlóak lehetnek a Szaturnusz G és E gyűrűihez : a G gyűrűhöz hasonlóan a μ és ν gyűrűknek sincs olyan testük, amely porral táplálhatná, és mint a hatalmas E gyűrű, az Enceladustól is kapnak port .
A μ gyűrű teljes egészében porból készülhet, nagy részecskék nélkül. Ezt a hipotézist megerősítik a Keck-távcső megfigyelései , amelyek nem tudták kimutatni a μ gyűrűt a közeli infravörös tartományban, 2,2 μm-nél , de a ν gyűrűt képesek voltak kimutatni. Ez azt mutatja, hogy a μ gyűrű kék színű, és ezért többnyire szubmikrometrikus részecskékből áll. Ez a por jég lehet. A ν gyűrű meglehetősen vörös színű.
A keskeny gyűrűkben lévő részecskék bezárásának mechanizmusát 2011-ben még mindig nem sikerült tisztázni. Ilyen mechanizmusra azért van szükség, hogy a gyűrűk egymással kevesebb, mint egymillió év alatt sugárirányban ne oszlanak el. A leggyakoribb elmélet által eredetileg javasolt Goldreich és Tremaine , hogy egy pár hold, a belső és külső pásztorok, gravitációsan hatnak egymásra gyűrű, és úgy járnak, mint a forrás és a mosogató, illetve kompenzálni ingadozások perdület. (Vagy kinetikus energia is). Így fenntartják a gyűrű kohézióját, de fokozatosan eltávolodnak tőle. A hatékonyság érdekében az egyes pásztorok tömegének legalább 2 vagy 3-szorosával meg kell haladnia a gyűrű tömegét. Ez a mechanizmus működik az ε gyűrűnél, ahol Cordelia és Ophelia játszik a pásztorok szerepét. Cordelia a δ gyűrű külső pásztora, Ophelia pedig a γ gyűrű külső pásztora. Azonban nem ismert, hogy 10 km- nél hosszabb hold lenne a többi gyűrű hatótávolságán belül. Cordelia és Ophelia jelenlegi távolsága az ε gyűrűtől lehetővé teszi életkorának megbecsülését. A számítások azt mutatják, hogy nem lehet idősebb 6 × 10 8 évnél.
A gyűrűk látszólagos fiatalsága az őket alkotó anyag folyamatos megújulásával magyarázható. Ez nagyobb tárgyak ütközéséből és folyamatos széttöredezéséből származhat. Larry W. Esposito csillagász becslése szerint 2002-ben egy Puck méretű hold elegendő törmeléket eredményezhet ahhoz, hogy a gyűrű néhány milliárd évig kitartson. Egy kisebb műhold élettartama azonban jóval rövidebb. Az összes belső hold és gyűrű tehát néhány olyan Puck méretű hold terméke lehet, amelyet az elmúlt 4,5 milliárd év során (például az Urán árapályának hatására) eltörtek . Az így megtört műholdak ütközések lépcsőjét váltják ki, és az összes nagy töredéket a legkiválóbb porig gyorsan apróbb részecskékké aprítják. Végül a kezdeti tömeg nagy részét el kell oszlatni az űrben, vagy vissza kell esni az Uránuszra, a fennmaradó részecskék pedig kölcsönös rezonanciákkal és pásztorhatásokkal stabilizálódnak. Ennek az evolúciónak a végén csak keskeny gyűrűk rendszere maradhat. De a jelenlegi konfigurációban néhány mini hold megmaradhat a gyűrűkön belül. Átmérőjük ekkor valószínűleg 10 km körülire korlátozódik .
Az eredete a por sávok kevesebb a probléma. A por élettartama nagyon rövid, 100–1000 év. Ezért a sávokat folyamatosan táplálni kell az uránrendszeren kívülről érkező gyűrűkből, mini-holdakból és meteoroidokból származó nagyobb részecskék ütközése révén . Maguk a mini-hold és a részecske-övek láthatatlanok, alacsony optikai vastagságuk miatt, mivel a por előre szóródó fényben tárul fel. A porszalagokat létrehozó fő keskeny gyűrűk és mini holdövek valószínűleg méreteloszlásukban különböznek. A fő gyűrűknek több testük van a centiméter és a méter között. Ez a fajta eloszlás növeli a gyűrűkben lévő tárgyak felületét, ami a hátsó szórt fény nagy optikai sűrűségéhez vezet. Ezzel szemben a porszalagok kevés durva részecskét tartalmaznak, ami alacsony optikai vastagságot ad nekik.
A gyűrűket a Voyager 2 űrszonda műszeresen alaposan tanulmányozta a bolygó fölötti repülése során1986. január. Két új vékony gyűrűt fedeztek fel, λ és 1986U2R, így azok száma tizenegyre nőtt. A gyűrűket okkultálással, rádió, ultraibolya és optikai tartományokban vizsgáltuk. A Voyager 2 a Nap különböző perspektíváiból figyelte meg a gyűrűket, így szórt fényképeket adott hátra, oldalra és előre. Ezeknek a képeknek az elemzése lehetővé tette a fényesség teljes meghatározását a fázis és a gyűrűk részecskéinek geometriai és Bond albedóinak függvényében. A képeken két gyűrűt (ε és η) oldottak meg, amelyek finom és bonyolult szerkezetet tártak fel. A Voyager 2 képek elemzése tíz belső hold felfedezéséhez is vezetett, köztük az ε gyűrű két pásztorához, Cordelia és Ophelia . A Hubble-távcső az űrből történő megfigyelés révén végül tizenháromra növelte az Uránusz-gyűrűk számát azáltal, hogy 2005-ben felfedezték a μ és ν gyűrűket.
A következő táblázat összefoglalja az ismert tulajdonságai a rendszer bolygókerekes gyűrűk a Uranus (összehasonlításul, az Uránusz sugara mintegy 26 000 km )
Vezetéknév | Sugár (km) | Szélesség (km) |
EE (km) |
Normál optikai vastagság (EON) |
Vastagság (m) |
excentrikusan háromság |
Dőlt borítás (°) |
Megjegyzések |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ζ c | 32 000–37 850 |
3,500 | 0.6 | ~ 10 −4 | ? | ? | ? | Ζ belső kiterjesztése |
1986U2R | 37 000–39 500 |
2500 | ? | <10 −3 | ? | ? | ? | Vékony porgyűrű , 1986 része U2R / ζ |
ζ | 37 850–41 350 |
3,500 | 1 | <10 −3 | ? | ? | ? | Nagyobb része a 1986U2R / ζ |
6. | 41 837 | 1.6–2.2 | 0,41 | 0,18–0,25 | ? | 1 × 10 −3 | 0,062 | |
5. | 42 234 | 1.9–4.9 | 0,91 | 0,18–0,48 | ? | 1,90 × 10 −3 | 0,054 | |
4 | 42 570 | 2.4–4.4 | 0,71 | 0,16–0,30 | ? | 1,1 × 10 −3 | 0,032 | |
α | 44 718 | 4,8–10 | 3.39 | 0,3–0,7 | ? | 0,8 × 10 −3 | 0,015 | |
β | 45 661 | 6.1–11.4 | 2.14 | 0,20–0,35 | ? | 0,4 × 10 −3 | 0,005 | |
η | 47 175 | 1,9–2,7 | 0,42 | 0,16–0,25 | ? | 0 | 0,001 | |
η c | 47 176 | 40 | 0,85 | 2 × 10 −2 | ? | 0 | 0,001 | A η külső kiterjesztése |
γ | 47 627 | 3.6–4.7 | 3.3 | 0,7–0,9 | 150? | 0,1 × 10 −3 | 0,002 | |
δ c | 48,300 | 10–12 | 0,3 | 3 × 10 −2 | ? | 0 | 0,001 | Δ belső kiterjesztése |
δ | 48,300 | 4.1–6.1 | 2.2 | 0,3–0,6 | ? | 0 | 0,001 | |
λ | 50,023 | 1–2 | 0.2 | 0,1–0,2 | ? | 0? | 0? | |
ε | 51,149 | 19,7–96,4 | 47 | 0,5–2,5 | 150? | 7,9 × 10 −3 | 0 | Pásztorholdak: Cordelia és Ophelia |
v | 66 100– 69 900 |
3800 | 0,012 | 5,4 × 10 −6 | ? | ? | ? | Portia és Rosalinde között . Maximális ragyogás 67 300 km-nél |
μ | 86 000–103 000 |
17 000 | 0,14 | 8,5 × 10 −6 | ? | ? | ? | Maximális fényerő 97 700 km-nél ( Mab közelében ) |