天文學家利用地面望遠鏡偵測到天王星環的熱輻射

天王星的光環細而薄，在可見光波段到近紅外波段反射的太陽光很少，因此於地球表面只有最大型的望遠鏡可以看到，甚至直到1977年才以間接的掩星方式發現天王星環的存在。天文學家愛德華·莫特（Edward M. Molter）等人首度利用位在智利的阿塔卡瑪大型毫米次毫米波射電望遠鏡陣列（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array，簡稱 ALMA）及甚大望遠鏡（Very Large Telescope，簡稱 VLT）偵測到來自天王星環的熱輻射，在這兩組望遠鏡的影像中，天王星環看起來還挺亮的！

天文學家從偵測到的熱輻射估算天王星環溫度僅有絕對溫度77K，相當於攝氏零下196℃，大概是液態氮（或簡稱液氮，LN2）的沸點溫度。此外，天王星環最亮和最稠密的部分是其中的ε環（epsilon ring），和太陽系內的其他環系統不一樣，尤其是土星環。天王星環在可見光和紅外波段的反照率（albedo）與土星環相較之下非常低，顯得非常暗，如同煤炭一樣。天王星環也非常窄，其中最寬的ε環只有二十至一百公里寬而已，與土星環數十萬至數萬公里寬的程度相較之下真是小巫見大巫。

土星環主要由冰粒所組成，非常寬而明亮，其中所含粒子的大小不一，從D環最內側微米大小的塵埃，到其他主環中數十公尺大的冰塊或岩石都有。木星環主要都是微米級的小微粒，海王星環也主要是小塵埃。相較之下，天王星環主環內缺乏小微粒，而ε這個天王星最亮的光環裡，主要是高爾夫球級以上的礫石，但幾個狹窄主環之間卻成片的散佈著公分級的塵埃，再更小的微粒則不見其蹤。Molter等人認為很可能有某種機制將ε環內的較細小的微粒掃出光環，否則應該會一起發光。他們認為這是個瞭解天王星環組成成分的好機會，還可趁機確認是否所有光環都有著相同來源物質，還是不同的環物質來源也不同。

現行理論認為光環可能是被行星捕獲的小行星碎片，衛星彼此互撞後的破碎殘渣，衛星太靠近行星以致於被行星重力扯碎的碎屑，或是四十五億年前太陽系形成初期殘餘的物質。天王星主環內缺乏塵埃級微粒的現象早在1986年航行者二號太空船飛掠時就已經被注意到，不過當時該太空船無法測量光環溫度。

到目前為止，天文學家已經偵測到十三個天王星環，在環之間還有一些塵埃帶。而今，測出的環溫非常低，幾乎到這些天文學家所使用的儀器的測溫下限。這些儀器原本是要用來測量天王星大氣的溫度結構，其中VLT使用的波長比ALMA短一些。沒想到影像處理完成後，他們發現居然也拍到了天王星環，讓這些天文學家期待未來韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）升空後，或許有機會能以光譜偵測到更深入的光環內涵。

【圖：加州大學伯克利分校；文：節錄自台北天文館之網路天文館網頁；新聞訊息由林景明提供】