< Сумерки на Дионе

Астрономы объяснили цветовую асимметрию регулярных спутников Урана

Четыре регулярных спутника Урана – Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон – обладают цветовой асимметрией: их ведущие полушария систематически краснее хвостовых, причем этот эффект нарастает от Ариэля к Оберону. Как оказалось, причина этой асимметрии – загрязнение поверхности спутников пылью, выбитой из внешних нерегулярных спутников Урана.

---

Владислава Ананьева

Еще в 1991 году было обнаружено, что все регулярные спутники Урана за исключением самого внутреннего – Миранды – обладают цветовой асимметрией между ведущим и хвостовым полушариями, причем эта асимметрия нарастает по мере удаления от планеты. 
17 июня в Архиве электронных препринтов появилась статья трех американских астрономов, посвященная поиску причин этой асимметрии.

Ученые рассмотрели несколько источников возможного изменения цвета поверхности спутников – межпланетную пыль, межзвездную пыль, частицы солнечного ветра, космические лучи. Как оказалось, ни один из этих источников не может объяснить наблюдаемую асимметрию полушарий. Скорости частиц межзвездной пыли многократно превышают скорость орбитального движения регулярных спутников Урана, космическая и солнечная радиация также облучает спутники достаточно равномерно. Межпланетная пыль (скорости частиц которой на орбите Урана составляют ~10 км/сек) могла бы объяснить цветовую асимметрию полушарий, но не ту, что наблюдается (поскольку орбитальная скорость спутников растет по мере приближения к планете, эффект цветовой асимметрии должен нарастать по мере приближения к Урану, а он, наоборот, уменьшается). И только рассмотрев в качестве источника загрязнения пыль, имеющую скорости порядка орбитальной для спутников (т.е. ~5 км/сек) и возникающую на окраинах системы Урана, авторы исследования получили результаты, хорошо согласующиеся с наблюдениями.

Иначе говоря, источник цветовой асимметрии регулярных спутников Урана – его внешние нерегулярные спутники.

В настоящий момент известно 9 нерегулярных спутников Урана. Подобно нерегулярным спутникам других планет-гигантов Солнечной системы, это небольшие тела, расположенные на эксцентричных орбитах, резко наклоненных к экваториальной плоскости планеты. Микрометеориты выбивают из их поверхностей мелкие пылевые частицы, чьи орбиты затем испытывают сложную эволюцию под действием гравитационных возмущений со стороны Солнца и регулярных спутников Урана, а также силы светового давления (эффект Пойнтинга-Робертсона).

Особенность Урана заключается в резком наклоне оси его вращения к оси орбиты (на 98 градусов). Пылевые частицы, начинающие движение далеко от планеты (на расстоянии нескольких сотен радиусов), по мере приближения к Урану попадают в область хаотических орбит, где их орбиты быстро и непредсказуемо меняются за характерное время 10⁴ лет. В системе Урана внешняя граница области хаотических орбит расположена на расстоянии ~75 радиусов Урана. При этом орбиты мелких частиц, которые сильнее подвержены действию светового давления (радиусом меньше 5 мкм), меняются еще быстрее – они могут выпасть на спутники или оказаться выброшенными из системы за время порядка ста лет.

Тщательный анализ и численное моделирование орбит пылевых частиц показали, что эти частицы эффективно выпадают на регулярные спутники Урана, причем преимущественно на внешние (Оберон и Титанию), а до  Миранды практически не долетают. Проще говоря, авторы исследования считают доказанным, что цветовая асимметрия регулярных спутников Урана объясняется пылью, выбитой с поверхности внешних нерегулярных спутников.

Источник: http://arxiv.org/pdf/1306.3973v1.pdf

---