Bolygós rövidhírek: felfedezték az Uránusz első röntgensugarait

Szerző: Rezes Dániel

A NASA („National Aeronautics and Space Administration”, Nemzeti Repülési és Űrhajózási Hivatal) Chandra űrtávcsőjét (CXO, „Chandra X-Ray Observatory”) használó csillagászok először detektálták az Uránuszról érkező röntgensugarakat. Ez a fontos felfedezés a jövőben a kutatók segítségére lehet a Naprendszer eme hatalmas gázbolygójának részletesebb megértésében.

A Föld és az Uránusz méretének összehasonlítása. Forrás: NASA

Naprendszerünk hetedik bolygója – melynek átmérője Földünk átmérőjének négyszerese – a többi bolygótól jelentősen eltérő tulajdonsággal rendelkezik. Ez a jellegzetesség a Nap körüli keringés síkjának és a bolygó forgástengelyének egymáshoz viszonyított szögében keresendő. Az Uránusz esetében ez a szög közel 90°, így a bolygó látszólag az oldalán fekve forog Nap körüli keringése során. Ezt a szokatlan sajátságot valószínűleg egy Föld-méretű égitesttel történt ősi ütközés során szerezte. A kis méretű kőzetmaggal rendelkező gázbolygót majdnem teljes egészében hidrogén és hélium építi fel, jellegzetes zöldeskék színét a légkörében található metántól nyeri el. Az Uránusz gyűrűrendszere két részre bontható és 27 ismert holddal is rendelkezik.

Sarki fények az Uránuszon. Forrás: ESA/Hubble; CC BY 4.0

Mivel az egyetlen, Uránusz mellett elhaladó űreszköz a Voyager-2 volt, ezért a csillagászoknak a Föld közelében található Chandra és Hubble űrtávcsövekre kell hagyatkozniuk a gázbolygó tanulmányozása során. Az új tanulmányban a kutatók a Chandra 2002-es és 2017-es megfigyeléseit használták fel. Az első megfigyelés kiértékelésénél tisztán észlelték a röntgensugarakat, míg utóbbinál egy valószínűsített röntgensugár flare (kitörés) is látható.
Felmerül azonban a kérdés, hogy mi okozza az Uránusz röntgensugár-kibocsátását? A csillagászok már korábban megfigyelték, hogy a Szaturnusz és a Jupiter is kibocsát röntgensugárzást, melynek okozójaként a Napot azonosították. A folyamat hasonlít ahhoz, amikor a földi légkör szórja a beérkező napsugárzást. Azonban ez a jelenség nem az egyedüli okozója az Uránusznál megfigyelt röntgensugárzásnak, a feltételezés szerint legalább még egy forrásból ered ilyen hullámhosszú sugárzás. Ennek a forrásnak a felderítésével a bolygó megértésére vonatkozó fontos következtetéseket lesznek képesek levonni a kutatók.

Közeli infravörösben készült hamisszínes fotó az Uránuszról. Forrás: NASA/Hubble

Az Uránusz röntgensugarainak további forrására ezidáig két lehetőség született. Az egyik szerint a Szaturnusz gyűrűihez hasonlóan az Uránusz gyűrűi is képesek röntgensugárzás kibocsátására. Ez a folyamat úgy zajlik, hogy a bolygó közvetlen űrbéli környezetében található töltött részecskék (pl. elektronok, protonok) ütköznek a gyűrű anyagával, melynek következménye a röntgensugárzás kibocsátása. Emellett egy másik lehetséges forrás az Uránusznál is tapasztalható aurora jelenség. Ez a folyamat hasonlít a Földön megfigyelt sarki fényhez, azonban fontos különbség, hogy bolygónkon más a kibocsátott sugárzás hullámhossz-tartománya. A földi sarki fény akkor keletkezik, amikor a világűrből érkező, nagy energiájú elektronok a Föld mágneses erővonalai mentén a sarkok felé gyűjtődnek és a légkörben lelassulnak. A jelenség a Jupiternél is hasonló, azonban az Uránusz esetében nem tisztázott egyértelműen.
Az Uránusz a többi naprendszerbeli bolygóhoz képest különleges feltételeket kínál a röntgensugárzás vizsgálatára szokatlan tengelyferdesége és mágneses mezője révén. Ezek a tulajdonságok rendhagyóan komplex és változatos aurora-jelenség létrejöttét tették lehetővé ezen a hatalmas gázbolygón. Az Uránusz röntgensugarainak és azok forrásainak vizsgálata a jövőben lehetőséget teremt az Univerzum megannyi különleges objektumának (pl. növekvő fekete lyukak, neutroncsillagok) megértésére. Ehhez pedig a csillagászok hűséges társa a Chandra űrtávcső.

Források:
[1] https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/images/first-x-rays-from-uranus-discovered.html
[2] Dunn, W. R., Ness, J. U., Lamy, L., Tremblay, G. R., Branduardi‐Raymont, G., Snios, B., Kraft, R. P., Yao, Z., & Wibisono, A. D. (2021). A Low Signal Detection of X‐Rays From Uranus. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 126(4), e2020JA028739., 11 p.
[3] https://solarsystem.nasa.gov/planets/uranus/in-depth/