Zonnestelsel Nieuws

Hubble werpt nieuw licht op de atmosferische samenstelling en dynamiek van Uranus

Een 20 jaar durend Hubble-onderzoek van Uranus heeft waardevolle gegevens opgeleverd voor het begrijpen van de atmosferische dynamiek van deze verre ijsreus. Deze gegevens kunnen dienen als basis voor het bestuderen van exoplaneten van vergelijkbare grootte en samenstelling.

20 jaar Uranus vastgelegd door de Hubble Space Telescope
De kolommen met afbeeldingen tonen de verandering van Uranus gedurende de vier jaar dat het STIS-instrument van Hubble Uranus observeerde gedurende een periode van 20 jaar. Gedurende die periode observeerden astronomen de seizoenen van Uranus terwijl de zuidpoolregio (links) donkerder werd en in de winterschaduw terechtkwam, terwijl de noordpoolregio (rechts) helderder werd toen deze directer in beeld kwam toen de noordelijke zomer naderde. De bovenste rij, in zichtbaar licht, toont hoe de kleur van Uranus eruitziet voor het menselijk oog, zelfs gezien door een amateurtelescoop. In de tweede rij is de afbeelding van de planeet in valse kleuren samengesteld uit zichtbare en nabij-infrarood lichtobservaties. De kleur en helderheid komen overeen met de hoeveelheden methaan en aerosolen. Beide hoeveelheden konden niet worden onderscheiden voordat STIS in 2002 voor het eerst op Uranus werd gericht. Over het algemeen geven groene gebieden minder methaan aan dan blauwe gebieden, en rode gebieden tonen geen methaan. De rode gebieden bevinden zich op de rand, waar de stratosfeer van Uranus bijna volledig verstoken is van methaan. De twee onderste rijen tonen de breedtegraadstructuur van aerosolen en methaan afgeleid van 1.000 verschillende golflengten (kleuren) van zichtbaar tot nabij-infrarood. In de derde rij geven heldere gebieden bewolktere omstandigheden aan, terwijl de donkere gebieden helderdere omstandigheden vertegenwoordigen. In de vierde rij geven heldere gebieden uitgeput methaan aan, terwijl donkere gebieden de volledige hoeveelheid methaan weergeven. Op gemiddelde en lage breedtegraden hebben aerosolen en methaanuitputting hun eigen breedtegraadstructuur die in de twee decennia van observatie grotendeels niet veel is veranderd. In de poolgebieden gedragen aerosolen en methaanuitputting zich echter heel anders. In de derde rij vertonen de aerosolen nabij de noordpool een dramatische toename, die zich in het vroege noordelijke voorjaar als erg donker manifesteren en de laatste jaren erg helder worden. Aerosolen lijken ook te verdwijnen aan de linkerrand naarmate de zonnestraling verdween. Dit is bewijs dat de zonnestraling de aerosolnevel in de atmosfeer van Uranus verandert. Aan de andere kant lijkt de methaanuitputting in beide poolgebieden gedurende de observatieperiode vrij hoog te blijven. Beeldcredits: NASA / ESA / Erich Karkoschka, LPL.

Uranus is een ijsreus die ongeveer 4,1 keer groter is dan de Aarde. de planeet heeft een atmosfeer van waterstof en helium met een beetje methaan dat zorgt voor de blauwe kleur.

Uranus ligt en draait op zijn zij en zijn magneetveld is gekanteld: het is niet gecentreerd en 60° gekanteld ten opzichte van zijn as.

Toen Voyager 2 in 1986 langs Uranus scheerde leverde dat een close up opname op van de zijwaarts gekeerde planeet. Voyager zag een bleke, blauwgroene biljartbal.

Ter vergelijking: Hubble heeft een 20-jarig verhaal van seizoensveranderingen vastgelegd van 2002 tot 2022.

In die periode heeft een team van astronomen onder leiding van Dr. Erich Karkoscha van de universiteit van Arizona en dr. Larry Sromovsky en Dr. Pat Fry van de universiteit van Wisconsin de Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) van de Hubble gebruikt om een nauwkeurig beeld te schetsen van de atmosferische structuur van Uranus.

De onderzoekers observeerden Uranus vier keer in de periode van 20 jaar: 2002, 2012, 2015 en 2022. Ze ontdekten dat methaan, in tegenstelling tot de omstandigheden op de gasreuzen Saturnus en Jupiter, niet gelijkmatig over Uranus is verdeeld.

In plaats daarvan is het sterk uitgeput nabij de polen. Deze uitputting bleef relatief constant gedurende de twee decennia.

De structuur van de aerosol en de waas veranderde echter dramatisch en werd aanzienlijk helderder in de noordelijke poolregio als de planeet zijn noordelijke zonnewende nadert in 2030.

Uranus heeft iets meer dan 84 aardse jaren nodig om één baan om de Zon te voltooien.

Dus in twee decennia heeft het team alleen de noordelijke lente gezien, terwijl de Zon van recht boven de evenaar van Uranus naar bijna recht boven de noordpool reist in 2030.

Hubble-waarnemingen suggereren complexe atmosferische circulatiepatronen op Uranus gedurende deze periode, aldus de astronomen. De gegevens die het meest gevoelig zijn voor de methaanverdeling duiden op een neerwaartse stroming in de poolgebieden en opwaartse stromingen in de andere gebieden.

Eerste publicatie: 1 april 2025
Bron: sci-news/HubbleNews