Pierścienie i tajemnice Urana

riklaunim · 5 Września 2012

Uran nie jest zbyt popularną planetą wśród miłośników nocnego nieba. Ot zielonkawa kulka bez szczegółów. Fotograficznie też w 99% przypadków Uran nie zdradzi swoich sekretów. Tylko teleskop Hubbla, czy największe teleskopy naziemne mogły rejestrować interesujące detale Urana i jego pierścieni... aż do tej pory. Postęp technologiczny powoli otwiera "amatorom" dostęp do sekretów tej planety.

Uran posiada złożony system pierścieni. Nie są one tak wyraźne jak pierścienie Saturna, jest ich jednak sporo. Przed erą optyki adaptatywnej pierścienie w detalu widziała tylko sonda Voyager i teleskop Hubbla.

Teleskopy naziemne, jak Keck dopiero z optyką adaptatywną/aktywną są w stanie fotografować Urana w ekstremalnie dużej rozdzielczości.

Pierścienie te są dość ciemne. Gdyby nie specjalne filtry blask planety całkowicie by je zakrył. Te specjalne filtry to nic innego niż wąskopasmowe filtry wyśrodkowane na którymś z pasm absorpcji metanu. W atmosferze Urana nie brakuje tego węglowodoru, natomiast pierścienie są go pozbawione. Fotografując przez filtr "metanowy" można uchwycić pierścienie, gdyż sama planeta w takim paśmie bardzo silnie absorbuje światło (natomiast pierścienie je odbijają). Dodatkowo w tych pasmach widać "białe" chmury na tarczy planety - ubogie w metan.

Powyższe zdjęcie wykonano z wykorzystaniem pasma absorpcji metanu. Czerwony kolor oznacza jasne obiekty w tym paśmie. Niebieskie - ciemne.

Podobny efekt można uzyskać "amatorsko" na jaśniejszym i większym Saturnie.

Profesjonaliści stosują podczerwone kamery (SWIR) operujące na długościach fali większych od jednego mikrometra - niedostępnych dla kamer CCD, czy CMOS. We wspomnianym paśmie podczerwieni naukowcy mają do dyspozycji najsilniejsze pasma absorpcji różnych cząsteczek, w tym metanu. Najtańsza kamera z matrycą InGaAs czuła na krótką podczerwień kosztuje jakieś 10 tysięcy Euro/Dolarów. Amatorzy jeszcze nie mogą sięgać poza 1000-1100 nm. Do dyspozycji mają jedno dość dobre pasmo absorpcji metanu - 889 nm. Na rynku dostępne są filtry metanowe i zazwyczaj używane są do fotografii Jowisza.

Chcąc sfotografować pierścienie Urana trzeba dysponować odpowiednio dużą rozdzielczością i dokładnie prowadzonym teleskopem - zestaw do astrofotografii DS. Uran jest ciemną planetą. Zwykła fotografia RGB to ekspozycje rzędu dziesiątych a nie setnych części sekundy. W paśmie metanu jest znacznie ciemniej. Jowisz przy f/10 to ekspozycje rzędu 0,2-0,5 sekundy. W przypadku Urana - jakieś 5 minut.

W 2011 roku sfotografowano pierścienie Urana we wspomnianym paśmie metanu za pomocą pół-amatorskiego sprzętu. Wszystko poza teleskopem było typowym amatorskim sprzętem (12 nm filtr metanowy, kamera Brightstar Lyuba). Teleskop miał 800 mm apertury Mimo takiego sprzętu pierścienie są na zdjęciach ledwie widoczne. Ukazuje to jak trudne jest fotografowanie na dużych rozdzielczościach (zbliżających się powoli do setnych części sekundy łuku - jakieś 100 razy więcej niż przy typowej fotografii DS z wykorzystaniem niedużego refraktora).

Sam Uran ma strukturę atmosfery zbliżoną do Saturna - liczne pasma chmur i od czasu do czasu pojawiające się w nich chmury "burzowe". Niestety kontrast tych pasów w świetle widzialnym jest bardzo niski (bardzo łatwo o fałszywe "szczegóły" będące po prostu szumem). Kontrast pasów wzrasta dopiero w podczerwieni.

Korzystając z metrowego teleskopu Pic Du Midi i czerwonego filtru szerokopasmowego (przepuszcza część czerwieni i całą podczerwień) da się w sprzyjających warunkach zarejestrować większe różnice w pasmach Urana

Zawodowcy ponownie sięgają po krótką podczerwień, gdzie kontrast jest jeszcze większy, szczególnie w pasmach absorpcji.

Ostatnio pojawia się coraz więcej zdjęć Urana z teleskopów rzędu 12-14". Coraz lepsze kamery, lepsze oprogramowanie i gotowe przepisy pozwalają na osiąganie coraz lepszych zdjęć tej planety - z realnym detalem jej tarczy.

C14 i ciemno-czerwony filtr szerokopasmowy: