不仅土星有环！天王星有13个环！刚刚发现这些环出现神秘热排放

在20世纪70年代末，科学家们对太阳系的气态巨行星有了一个相当有趣的发现。由于不断使用改进的光学技术进行观测，人们发现像天王星这样的气态巨星周围有光环系统，而不仅仅是土星。主要的不同之处在于，这些环形系统不容易用传统光学从远处看到，并且需要特殊的时间才能看到光线被反射回来。

当然，还有一种研究它们的方法是用红外线或射电波长观察它们的行星。最近，一组天文学家用阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)和甚大望远镜(VLT)对天王星进行了观测，发现了来自天王星环系统的热排放！而这些神秘的热排放出自天王星13个神秘光环！

虽然威廉·赫歇尔早在1789年就描述过在天王星周围可能存在一个光环，但直到1977年，一个使用美国宇航局柯伊伯机载天文台的团队才确定发现了天王星的光环。这些观测证实了四个环的存在，不久之后又发现了另外六个环。当旅行者2号在1986年经过天王星时，它获得了第一个直接的光环图像，并探测到了第11个。

从那时起，观测到的环的总数已经攀升到13个。此外，哈勃太空望远镜和凯克天文台的观测证实了之前未知的两个环的存在，它们围绕天王星运行的距离要远得多，颜色是蓝色和红色。这表明这些“外环”的组成与内环不同。

尽管有了这些发现，对天王星光环的详细了解(包括其粒子的大小和分布)到目前为止仍然缺乏足够的说服力。因此，该小组聚集在一起，利用ALMA提供的毫米波范围的无线电成像和中红外光谱仪和中红外(VISIR)仪器的VLT光谱仪和成像仪提供的中红外数据分析环形结构。

这些综合数据显示，天王星系统的温度只有-196℃。观测还证实天王星最明亮和密度最大的环(Epsilon环)不同于我们太阳系中其他已知的环系。要知道土星主要的冰环又宽又亮，有一系列的粒子大小。这使得天王星的Epsilon环与土星环不同，土星环由水冰和微量尘埃组成，大小从微米到米不等。它也与木星的光环不一致，木星的光环主要由微米大小的小颗粒组成，海王星的光环主要由尘埃组成。甚至天王星的主光环之间也有大片的尘埃。

因此了解这些环状系统中物质的组成和分布对天文学家来说很重要，因为它们可以通过多种方式被创造出来。这些包括被行星引力捕获的前小行星，轨道上碰撞的卫星残骸，或者46亿年前太阳系形成时遗留下来的碎片。

天王星的光环与土星的主光环在成分上不同，在光学和红外上，它们的反照率要低得多，它们很暗，就像木炭一样。与土星环相比，它们也非常狭窄。最宽的Epsilon环的宽度从20公里到100公里不等，而土星的Epsilon环的宽度是100公里或数万公里。”

1986年旅行者2号太空探测器飞越土星时首次注意到天王星缺乏这种尘埃大小的粒子，但当时该探测器无法测量土星环的温度。然而，VLT和ALMA的观测(部分)恰恰是为了能够探索天王星大气的温度结构而设计的。有趣的是天王星的光环尤其令人兴奋，因为考虑到下一代望远镜(如詹姆斯·韦伯太空望远镜)将在未来几年进入太空，将能够以更高的精度和灵敏度观测土星环。这些观测结果将使天文学家对天王星的光环系统(可能还有其他气态巨星的光环系统)施加更大的光谱限制。