กล้องเวบบ์สำรวจระบบยูเรนัส

 

     ตามรอยภาพเนปจูนที่เผยแพร่ในปี 2022 มาติดๆ เมื่อกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ได้ถ่ายภาพดาวเคราะห์น้ำแข็งยักษ์อีกดวงในระบบสุริยะ คือ ยูเรนัส ภาพใหม่แสดงรายละอียดวงแหวน เช่นเดียวกับรายละเอียดสว่างในชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์

      ข้อมูลกล้องเวบบ์ได้แสดงถึงความไวที่น่าเหลือเชื่อของเวบบ์โดยเผยให้เห็นวงแหวนฝุ่นที่สลัวที่สุดของระบบ ซึ่งเคยถูกถ่ายภาพได้อีกเพียง 2 ครั้งจากต่างอุปกรณ์ คือ ยานวอยยาจเจอร์ 2(Voyager 2) เมื่อมันบินผ่านยูเรนัสในปี 1986 จากระยะทาง 81500 กิโลเมตร และจากกล้องเคกที่ติดตั้งระบบปรับกระจก(adaptive optics) ชั้นสูง

      ดาวเคราะห์ดวงที่เจ็ดนับจากดวงอาทิตย์ มีความเป็นอัตลักษณ์ มันหมุนรอบตัวแบบตะแคงข้าง ด้วยมุมเกือบ 90 องศาจากระนาบที่ดาวเคราะห์โคจร ซึ่งเป็นสาเหตุให้เกิดฤดูกาลที่สุดโต่งเมื่อขั้วของดาวเคราะห์ต้องอาบด้วยแสงอาทิตย์อย่างคงที่อยู่หลายปี ตามด้วยความมืดมิดยาวนานพอๆ กัน อากาศในซีกทั้งสองของยูเรนัสที่สุดโต่งเป็นผลให้ความเร็วลมพัดแรงถึง 900 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ในบางตำแหน่งบนยูเรนัส ยังเย็นกว่าเนปจูนที่อยู่ไกลออกไปอีก แม้ว่าจะยังไม่ทราบสาเหตุ

     ยูเรนัสใช้เวลา 84 ปีโคจรรอบดวงอาทิตย์ ในขณะนี้ เป็นช่วงปลายฤดูใบไม้ผลิที่ขั้วเหนือ ซึ่งจะเห็นได้ในภาพ ฤดูร้อนทางเหนือของยูเรนัสจะมาถึงในปี 2028 เมื่อเทียบแล้ว เมื่อวอยยาจเจอร์ 2 บินผ่านยูเรนัส ยังเป็นช่วงฤดูร้อนที่ขั้วใต้ ซึ่งขณะนี้ ขั้วใต้อยู่ในด้านมืดของดาวเคราะห์ มองไม่เห็นและเผชิญกับความมืดมิดของอวกาศ

      ภาพอินฟราเรดจากกล้องอินฟราเรดใกล้(NIRCam) ของเวบบ์นี้ รวมข้อมูลจากฟิลเตอร์ 2 ชนิดที่ 1.4 และ 3.0 ไมครอน ซึ่งแสดงให้ภาพเป็นสีฟ้า และส้ม ตามลำดับ ดาวเคราะห์แสดงโทนสีฟ้าเป็นสีที่ได้ เมื่อวอยยาจเจอร์ 2 ตรวจสอบยูเรนัส กล้องของมันได้เห็นลูกบอลสีเขียวฟ้าที่แทบจะไร้รายละอียดใดๆ ในช่วงความยาวคลื่นที่ตาเห็น แต่ในช่วงอินฟราเรดและด้วยความไวของเวบบ์ เราได้เห็นรายละเอียดเพิ่มขึ้น แสดงว่าชั้นบรรยากาศยูเรนัสนั้นแท้จริงแล้วมีพลวัตอย่างไร

ภาพซูมยูเรนัสโดยกล้องอินฟราเรดใกล้(NIRCam) ของเวบบ์จับภาพในวันที่ 6 กุมภาพันธ์ ด้านขวาของดาวเคราะห์เป็นพื้นที่สว่างกว่าแห่งหนึ่งที่ขั้วที่กำลังหันเข้าหาดวงอาทิตย์เรียกว่า ขั้วหมวก(polar cap) ที่ขอบขั้วหมวกมีเมฆสว่างก้อนหนึ่งและรายละเอียดฝ้าที่สลัวกว่าอีกสองสามแห่งที่ซ้อนทับบนขอบขั้วหมวก และยังมีเมฆสว่างมากก้อนที่สองเห็นได้ที่ฝั่งซ้ายของดาวเคราะห์

      ทางด้านขวาของดาวเคราะห์ เป็นพื้นที่ที่สว่างขึ้นที่ขั้วที่หันเข้าหาดวงอาทิตย์ ซึ่งเรียกว่า ขั้วหมวก(polar cap) ขั้วหมวกของยูเรนัสมีความเป็นอัตลักษณ์ ซึ่งดูเหมือนจะปรากฏขึ้นเมื่อขั้วได้รับแสงอาทิตย์ตรงๆ ในช่วงฤดูร้อน และจะหายไปในช่วงฤดูใบไม้ร่วง ข้อมูลจากเวบบ์เหล่านี้จะช่วยนักวิทยาศาสตร์ให้เข้าใจกลไกประหลาดปัจจุบันเบื้องหลังรายละเอียดนี้

      เวบบ์ได้เผยให้เห็นมุมมองที่น่าประหลาดใจที่ขั้วหมวกนี้ คือที่ใจกลางขั้วหมวกมีความสว่างสูงขึ้นเล็กน้อย ความไวของ NIRCam และช่วงความยาวคลื่นที่เวบบ์มองเห็นที่ยาวกว่า อาจจะอธิบายว่าเพราะเหตุใดเราจึงมองเห็นรายละเอียดยูเรนัสเช่นนี้เมื่อมันไม่ถูกพบจากกล้องอื่นๆ เช่นกล้องฮับเบิล และกล้องเคก

      ที่ขอบของขั้วหมวกมีเมฆสว่างก้อนหนึ่ง และมีรายละเอียดจางๆ อีกสองสามแห่งซึ่งมองเห็นที่ส่วนก้ำกึ่งกับขอบของขั้วหมวก จะเห็นเมฆสว่างมากก้อนที่สองที่ด้านซ้ายของดาวเคราะห์ เมฆลักษณะนี้พบได้ทั่วไปบนยูเรนัสในช่วงอินฟราเรด และน่าจะมีความเกี่ยวข้องกับกิจกรรมพายุ

     ดาวเคราะห์ดวงนี้ถูกจำแนกเป็นดาวเคราะห์น้ำแข็งยักษ์ เนื่องจากองค์ประกอบเคมีภายในของมัน มวลเกือบทั้งหมดของมันเป็นของไหลเยือกแข็งที่หนาแน่นและร้อน ซึ่งอาจเป็นน้ำ, มีเธน และอัมโมเนีย อยู่เหนือแกนกลางขนาดเล็กที่เป็นหิน

      ยูเรนัสมีวงแหวนที่พบแล้ว 13 วง และมี 11 วงในจำนวนนั้นที่มองเห็นได้ในภาพเวบบ์นี้ วงแหวนเหล่านี้บางส่วนสว่างมากเมื่อมองด้วยเวบบ์ เมื่อพวกมันอยู่ใกล้กันมากจนดูเหมือนจะหลอมรวมกลายเป็นวงแหวนขนาดใหญ่ขึ้น มีเก้าวงที่ถูกจัดเป็นวงแหวนหลักของดาวเคราะห์ และอีกสองวงเป็นวงแหวนฝุ่นสลัวกว่า(อย่างเช่น วงแหวนเซตา; Zeta ring ซึ่งอยู่ใกล้ดาวเคราะห์มากที่สุด) ที่เพิ่งถูกพบเมื่อการบินผ่านในปี 1986 โดยวอยยาจเจอร์ 2

ภาพมุมกว้างออกมาแสดงระบบยูเรนัส ตั้งแต่ดาวเคราะห์จนถึงดวงจันทร์หกจากยี่สิบเจ็ดดวงที่พบ ยังมองเห็นวัตถุที่พื้นหลังอีกจำนวนหนึ่งซึ่งรวมถึงกาแลคซีหลายแห่งด้วย

     นักวิทยาศาสตร์คาดว่าภาพยูเรนัสจากกล้องเวบบ์ในอนาคต จะเผยให้เห็นวงแหวนรอบนอกอีกสองวง ที่ถูกพบโดยกล้องฮับเบิลในระหว่างที่วงแหวนตัดผ่านระนาบ กล้องเวบบ์ยังจับภาพดวงจันทร์มากมายในจำนวน 27 ดวงของยูเรนัส ซึ่งเกือบทั้งหมดมีขนาดเล็กและสลัวเกินกว่าจะมองเห็นได้ในภาพ ในภาพมุมกว้างจำแนกดวงที่สว่างที่สุดได้ 6 ดวง

      นี่เป็นเพียงภาพเปิดหน้ากล้องสั้น(12 นาที) ผ่านสองฟิลเตอร์เท่านั้น จึงเป็ฯเพียงยอดของภูเขาน้ำแข็งที่เวบบ์จะทำได้เมื่อสำรวจดาวเคราะห์ปริศนานี้ กำลังมีการศึกษายูเรนัสเพิ่มเติม และที่วางแผนไว้อีกในการดำเนินงานวิทยาศาสตร์ปีแรกของเวบบ์

แหล่งข่าว esawebb.org : Webb adds another ringed world with new image of Uranus  
                skyandtelescope.com : James Webb Space Telescope captures another ringed planet