Планетарное выравнивание предоставляет НАСА редкую возможность изучить Уран

Это изображение Урана, полученное с помощью NIRCam (камера ближнего инфракрасного диапазона) на космическом телескопе NASA James Webb, прекрасно запечатлело сезонную северную полярную шапку Урана и тусклые внутренние и внешние кольца. На этом изображении Webb также показаны 9 из 27 лун планеты — по часовой стрелке, начиная с 2 часов, это: Rosalind, Puck, Belinda, Desdemona, Cressida, Bianca, Portia, Juliet и Perdita. Автор: NASA, ESA, CSA, STScI

Наблюдение за выравниванием позволяет ученым НАСА измерять температуру и состав стратосферы Урана — среднего слоя атмосферы планеты — и определять, как она изменилась за последние 30 лет с момента последнего значительного покрытия Урана.

«Уран прошел перед звездой, которая находится примерно в 400 световых годах от Земли», — сказал Уильям Сондерс, планетолог из Исследовательского центра Лэнгли НАСА в Хэмптоне, штат Вирджиния, а также научный руководитель и руководитель анализа того, что команда НАСА называет Кампанией по звездному покрытию Урана 2025 года.

«Когда Уран начал заслонять звезду, атмосфера планеты преломила звездный свет, в результате чего звезда начала постепенно тускнеть, прежде чем полностью заблокироваться. Обратный процесс произошел в конце затмения, создав то, что мы называем кривой блеска. Наблюдая за затмением с помощью множества крупных телескопов, мы можем измерить кривую блеска и определить атмосферные свойства Урана на многих высотных уровнях».

Эти данные в основном состоят из температуры, плотности и давления стратосферы. Анализ данных поможет исследователям понять, как работает средняя атмосфера Урана, и может помочь в будущих исследованиях Урана.

Для наблюдения за редким явлением, которое длилось около часа и было видно только с западной части Северной Америки, планетологи из НАСА в Лэнгли возглавили международную группу из более чем 30 астрономов, использовавших 18 профессиональных обсерваторий.

«Это был первый раз, когда мы сотрудничали в таком масштабе для затмения», — сказал Сондерс. «Я чрезвычайно благодарен каждому члену команды и каждой обсерватории за участие в этом необычном событии. NASA будет использовать наблюдения Урана, чтобы определить, как энергия движется в атмосфере и что заставляет верхние слои быть необъяснимо горячими. Другие будут использовать эти данные для измерения колец Урана, его атмосферной турбулентности и его точной орбиты вокруг Солнца».

Узнать местоположение и орбиту Урана не так просто, как кажется. В 1986 году космический аппарат NASA Voyager 2 стал первым и единственным космическим аппаратом, пролетевшим мимо планеты — за 10 лет до последнего яркого звездного затмения в 1996 году. Точное положение Урана в космосе имеет точность только около 100 миль, что делает анализ этих новых атмосферных данных критически важным для будущих исследований NASA ледяного гиганта.

Эти исследования стали возможны благодаря тому, что большое количество партнеров предоставило множество уникальных изображений звездного затмения с помощью множества различных инструментов.

Эмма Даль, научный сотрудник Калифорнийского технологического института в Пасадене, штат Калифорния, помогала собирать данные наблюдений с помощью инфракрасного телескопа НАСА (IRTF) на вершине Мауна-Кеа на Гавайях — обсерватории, изначально построенной для поддержки миссий НАСА «Вояджер».

«Как ученые, мы делаем свою лучшую работу, когда сотрудничаем. Это была командная работа ученых НАСА, академических исследователей и астрономов-любителей», — сказал Даль. «Атмосферы газовых и ледяных гигантских планет [Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна] являются исключительными атмосферными лабораториями, поскольку у них нет твердых поверхностей. Это позволяет нам изучать образование облаков, штормы и ветровые режимы без дополнительных переменных и эффектов, которые создает поверхность, что может очень быстро усложнить моделирование».

12 ноября 2024 года исследователи и сотрудники NASA Langley смогли провести тестовый запуск, чтобы подготовиться к апрельскому покрытию. Langley координировал два телескопа в Японии и один в Таиланде, чтобы наблюдать более слабое покрытие Урана звездой, видимое только из Азии. В результате эти наблюдатели узнали, как калибровать свои приборы для наблюдения за покрытиями звезд, и NASA смогло проверить свою теорию о том, что несколько обсерваторий, работающих вместе, могут запечатлеть крупное событие Урана в апреле.

Исследователи из Парижской обсерватории и Института космических наук в контакте с NASA также координировали наблюдения затмения в ноябре 2024 года с двух телескопов в Индии. Эти наблюдения Урана и его колец позволили исследователям, которые также были членами группы по затмению 7 апреля, улучшить прогнозы о времени 7 апреля вплоть до секунды, а также улучшить моделирование, чтобы обновить ожидаемое местоположение Урана во время затмения на 125 миль.

Уран находится почти в 2 миллиардах миль от Земли и имеет атмосферу, состоящую в основном из водорода и гелия. У него нет твердой поверхности, но есть мягкая поверхность, состоящая из воды, аммиака и метана. Его называют ледяным гигантом, потому что его недра содержат изобилие этих закрученных жидкостей, имеющих относительно низкие точки замерзания. В то время как Сатурн является самой известной планетой с кольцами, у Урана есть 13 известных колец, состоящих из льда и пыли.

В течение следующих шести лет Уран покроет несколько более тусклых звезд. НАСА надеется собрать воздушные и, возможно, космические измерения следующего яркого затмения Урана в 2031 году, которое получит место для еще более яркой звезды, чем та, что наблюдалась в апреле.

Больше информации: For more information on NASA's Uranus Stellar Occultation Campaign 2025: science.larc.nasa.gov/URANUS2025

Источник: NASA