太陽系で 7 番目に遠い惑星である天王星は、中型の通常の衛星ミランダ、アリエル、ウンブリエル、チタニア、オベロンによって周回されています (図 1 ）。最も内側の衛星ミランダが最も小さく（直径 472 km）、中央の衛星アリエルとウンブリエルもサイズの点で中間の 2 つ（それぞれ直径 1158 km と 1170 km）で、外側の衛星チタニアとオベロンが最大です。 (それぞれ直径 1578 km と 1524 km)。
地球の月と同様に、天王星の 5 つの大きな衛星は潮汐固定軌道にあります。つまり、各月が天王星を周回するのにかかる時間は、各月が 1 回転するのにかかる時間と同じです (約最も内側のミランダで 1.4 日、最も外側のオベロンで約 13.5 日）。その結果、同じリーディング 半球は前方を向いており、同じトレーリング 潮汐ロックされた天王星の月が軌道を完成するにつれて、半球は後方を向いています。地質学的な時間スケールにわたって、潮汐固定された天体の先頭と末尾の半球は、さまざまなプロセスおよび/またはさまざまな速度で変更される可能性があります。
天王星の大きな衛星の表面組成はH2が支配的 氷と、木炭に似た反射特性を持つ暗い物質の混合物 (e.g., Cruikshank et al., 1977)。この「汚れた氷」の基本組成をオーバープリントすると、主に 主 で、スペクトル的に赤い物質 (つまり、波長が長くなるにつれて明るさが増す物質) も検出されました。 外衛星チタニアとオベロンの半球 (Buratti and Mosher, 1991)。数値モデリングによると、この赤い物質の発生源として最も可能性が高いのは、逆行している不規則な衛星のスペクトル的に赤い表面からの塵です。 軌道 (つまり、天王星の自転と 5 つの大きな 順行 の反対方向に周回する軌道) 通常の月) (Tamayo et al., 2013).
これらのモデリングの取り組みは、逆行する不規則な衛星の赤い表面から解放された塵の粒子が天王星の周りの軌道に入ることを示しています。何百万年もの間、これらのダスト粒子の軌道はポインティング・ロバートソン抗力によって崩壊し (Burns et al., 1979)、ゆっくりと天王星に向かって落下します。最終的に、ダスト粒子の軌道は 5 つの大きな通常の衛星の軌道帯に崩壊し、そこで主に外側の衛星であるチタニアとオベロンの主要な半球と衝突します。落下する少量の塵は、チタニアとオベロンを迂回して、内側の衛星アリエルとウンブリエルの主要な半球と衝突しますが、本質的に、最も内側の衛星ミランダと衝突するために生き残る塵はありません.
天王星の大きな衛星で赤い物質が検出されたのは、ボイジャー 2 号が天王星系をフライバイしたときに収集されたデータを使用して行われました。その結果、ボイジャー 2 によって収集されたデータセットは主に南部をサンプリングしました これらの月の北の緯度 緯度は冬の暗闇に覆われていました。不規則な衛星からの赤い塵は、大きな天王星の月の南緯と北緯の両方でかなり均等に蓄積するはずです.
したがって、この不規則な衛星塵の蓄積仮説をさらにテストするために、現在観測可能な北方で新しいデータを収集しました NASA の赤外線望遠鏡施設 (Rayner et al., 2003) の SpeX スペクトログラフを使用して、これらの月の緯度 (亜太陽点 ~20 ～ 40°N) を計算します。私たちの結果は、これらの月の北緯が南緯と同様の赤くなる傾向を示し、外側の月の主要な側でより赤くなるスペクトルを示していることを示しています (図 2 )、それによって、天王星の大きな衛星で検出された赤い成分の不規則な衛星起源を支持します.
したがって、天王星の衛星システムは、私たちが最初に考えていたよりも複雑で、天王星の大きな衛星の表面は、逆行する不規則な衛星からの赤い塵の蓄積によって変化している可能性があります。塵の蓄積が現在起こっているのか、それとも赤い物質が遠い過去に蓄積されていたのかはまだわかっていません。土星系では、カッシーニ宇宙船に搭載された機器が、不規則衛星フィーベの周囲に拡散した塵の雲を検出しました (Verbiscer et al., 2009; Tamayo et al., 2014)。
この塵の雲が最終的に内側に移動し、大きな土星の衛星イアペトゥスの前半球に蓄積する可能性が非常に高い.天王星の不規則衛星の周りに同様の塵の雲が検出されれば、大きな規則的な月に塵が蓄積しているという強力な証拠が得られるでしょう。しかし、天王星系のカッシーニのような軌道周回宇宙船の恩恵なしに、この種の散在する塵の雲を検出することは困難です。 NASA のジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡 (2021 年に打ち上げ予定) のような次世代の地上および宇宙ベースの望遠鏡は、天王星系の不規則な衛星の周りのかすかな塵の雲を検出するために必要な感度を備えている可能性があります。
これらの調査結果は、「天王星の大きな月の赤い物質:不規則な衛星からの塵?」というタイトルの記事で説明されています。最近、雑誌 Icarus に掲載されました。 この研究は、SETI研究所のRichard J. Cartwright、テネシー大学のJoshua P. EmeryとMichael P. Lucas、セントラルフロリダ大学のNoemi Pinilla-Alonso、John Hopkins University AppliedのAndy S. Rivkinによって実施されました。 Physics Laboratory、北アリゾナ大学の David E. Trilling
参考文献:
- Buratti, B.J., Mosher, J.A., 1991. 天王星の衛星のグローバル アルベドとカラー マップの比較。イカロス 90 (1), 1.
- Burns, J.A., Lamy, P.L., Soter, S., 1979. 太陽系の小さな粒子に対する放射力。イカロス 40 (1), 1.
- Cruikshank, D.P., Morrison, D., Pilcher, C.B., 1977. 太陽系外縁部における新しいクラスの衛星の同定。天体。 J. 217, 1006.
- Rayner, J.T., et al., 2003. SpeX:NASA 赤外線望遠鏡施設用の中解像度 0.8 ～ 5.5 ミクロンの分光器および撮像装置。アストロン。社会太平洋 115、362.
- Tamayo, D., Burns, J.A., Hamilton, D.P., 2013a.天王星の衛星の半球色の非対称性に対する混沌としたダストのダイナミクスと意味。イカロス 226 (1), 655.
- Tamayo, D., Hedman, M.M., Burns, J.A., 2014. 光でのフィービー リングの最初の観測。イカロス 233, 1.
- Verbiscer, A.J., Skrutskie, M.F., Hamilton, D.P., 2009. 土星の最大の環。自然 461 (7267), 1098.
