Uran i jego niezwykłe pole magnetyczne

Prawie 50 lat temu Uran został odwiedzony przez sondę Voyager 2. Odkryła ona wówczas, że w przeciwieństwie do większości planet, pole magnetyczne gazowego olbrzyma jest odchylone o około 60° od jego osi obrotu i ma ono różną siłę.

Jak wskazują najnowsze badania, naukowców z American Geophysical Union, pod kierownictwem M. Acevskiego, opublikowane w czasopiśmie Geophysical Research Letters, odchylone pole magnetyczne planety może być również przyczyną innego ciekawego odkrycia misji Voyager 2.

Planeta z silnym polem magnetycznym może wychwytywać naładowane cząstki z kosmosu, które następnie dryfują wokół planety w tak zwanym pasie radiacyjnym. Instrumenty sondy kosmicznej wykryły pasy promieniowania protonowego wokół Urana, znacznie słabsze niż przewidywano – około 100 razy niższe niż oczekiwana górna granica. Naukowcy wykorzystali nowe modelowanie, aby zbadać, dlaczego tak się dzieje.

Większość struktur pola planetarnego można modelować za pomocą pola dipolowego (układ dwóch różnoimiennych ładunków elektrycznych lub biegunów magnetycznych, wytwarzający pole), ale naukowcy dodali do swojego założenia bardziej złożone pole kwadrupolowe (jedna z sekwencji konfiguracji ładunku elektrycznego, prąd lub masy grawitacyjnej, które mogą istnieć w idealnej formie, ale zazwyczaj jest to tylko część bardziej złożonej struktury), aby naśladować magnetyczną asymetrię osiową planety. Wykorzystali oni algorytm Boris (często używany do symulacji ruchów cząstek w polu elektromagnetycznym) do modelowania ścieżek naładowanych cząstek, jakie posiada Uran w swoim sąsiedztwie.

Astronomowie odkryli, że cząstki zmieniają prędkość w różnych punktach swoich orbit, gdy poruszają się przez silniejsze i słabsze obszary asymetrycznego pola magnetycznego. Efekt ten pojawia się tylko wtedy, gdy pole magnetyczne jest modelowane za pomocą dodatkowego pola kwadrupolowego.

Badacze twierdzą, że obszary o zwiększonej prędkości rozpraszają cząstki, zmniejszając ich gęstość nawet o 20 proc. w niektórych regionach wokół planety. Sugerują oni, że Voyager 2 mógł przelecieć przez taki obszar o niskiej gęstości, co może wyjaśniać, dlaczego statek znalazł mniej cząstek w pasach radiacyjnych niż oczekiwano.

Nie wyjaśnia to jednak w pełni słabości pasów radiacyjnych zaobserwowanych przez sonde. Dane te mogą jednak pomóc naukowcom w wyjaśnieniu mechanizmu stojącego za odkryciami Voyagera 2 i dostarczyć nowych danych teoretycznych na temat wpływu pola magnetycznego jakie posiada Uran.

Emil Gołoś