Meer dan 30 jaar nadat Voyager 2 voorbij Uranus was gesneld, Onderzoekers van het Georgia Institute of Technology gebruiken de gegevens van het ruimtevaartuig om meer te weten te komen over de ijzige planeet. Hun nieuwe studie suggereert dat de magnetosfeer van Uranus, het gebied gedefinieerd door het magnetisch veld van de planeet en het materiaal dat erin gevangen zit, wordt elke dag als een lichtschakelaar aan en uit gedraaid terwijl het met de planeet meedraait. Het is "open" in één richting, zonnewind in de magnetosfeer laten stromen; het sluit later, het vormen van een schild tegen de zonnewind en het afbuigen van de planeet.

Dit is heel anders dan de magnetosfeer van de aarde, die doorgaans alleen schakelt tussen open en gesloten als reactie op veranderingen in de zonnewind. Het magnetisch veld van de aarde is bijna uitgelijnd met zijn spin-as, waardoor de hele magnetosfeer als een top ronddraait, samen met de rotatie van de aarde. Aangezien dezelfde uitlijning van de magnetosfeer van de aarde altijd naar de zon is gericht, het magnetische veld dat in de altijd aanwezige zonnewind wordt geregen, moet van richting veranderen om het veld van de aarde te herconfigureren van gesloten naar open. Dit komt vaak voor bij sterke zonnestormen.

Maar Uranus ligt en draait op zijn kant, en het magnetische veld is scheef - het is niet gecentreerd en 60 graden gekanteld ten opzichte van zijn as. Die kenmerken zorgen ervoor dat het magnetische veld asymmetrisch tuimelt ten opzichte van de richting van de zonnewind terwijl de ijzige reus zijn volledige rotatie van 17,24 uur voltooit.

In plaats van dat de zonnewind een schakelaar dicteert zoals hier op aarde, de onderzoekers zeggen dat Uranus' snelle rotatieverandering in veldsterkte en oriëntatie leidt tot een periodiek open-dicht-open-dicht-scenario terwijl het door de zonnewind tuimelt.

"Uranus is een geometrische nachtmerrie, " zei Carol Paty, de Georgia Tech universitair hoofddocent die co-auteur was van de studie. "Het magnetische veld tuimelt heel snel, als een kind dat hals over kop een heuvel afdaalt. Wanneer de gemagnetiseerde zonnewind dit tuimelende veld op de juiste manier ontmoet, het kan opnieuw verbinding maken en de magnetosfeer van Uranus gaat dagelijks van open naar gesloten naar open."

Paty zegt dat deze herverbinding met de zonnewind naar verwachting stroomopwaarts van de magnetosfeer van Uranus zal plaatsvinden over een reeks breedtegraden, met magnetische flux die sluit in verschillende delen van de gedraaide magnetotail van de planeet.

Het opnieuw verbinden van magnetische velden is een fenomeen in het hele zonnestelsel. Het treedt op wanneer de richting van het interplanetaire magnetische veld - dat afkomstig is van de zon en ook bekend staat als het heliosferische magnetische veld - tegengesteld is aan de magnetosferische uitlijning van een planeet. Magnetische veldlijnen worden vervolgens aan elkaar gesplitst en herschikken de lokale magnetische topologie, waardoor een golf van zonne-energie het systeem kan binnendringen.

Magnetische herverbinding is een van de redenen voor de aurora's van de aarde. Aurora's kunnen mogelijk zijn op verschillende breedtegraden op Uranus vanwege het afwijkende magnetische veld, maar de aurora is moeilijk waar te nemen omdat de planeet bijna 2 miljard mijl van de aarde verwijderd is. De Hubble-ruimtetelescoop krijgt af en toe een vaag beeld, maar het kan de magnetosfeer van Uranus niet rechtstreeks meten.

De Georgia Tech-onderzoekers gebruikten numerieke modellen om de wereldwijde magnetosfeer van de planeet te simuleren en om gunstige herverbindingslocaties te voorspellen. Ze stopten gegevens in die de Voyager 2 had verzameld tijdens zijn vijfdaagse vlucht in 1986. Het is de enige keer dat een ruimtevaartuig is bezocht.

De onderzoekers zeggen dat het leren van meer over Uranus een sleutel is om meer te ontdekken over planeten buiten ons zonnestelsel.

"De meeste exoplaneten die zijn ontdekt, lijken ook ijsreuzen te zijn, " zei Xin Cao, de Georgia Tech Ph.D. kandidaat in aard- en atmosferische wetenschappen die de studie leidde. "Misschien is wat we op Uranus en Neptunus zien de norm voor planeten:zeer unieke magnetosferen en minder uitgelijnde magnetische velden. Begrijpen hoe deze complexe magnetosferen exoplaneten beschermen tegen stellaire straling is van cruciaal belang voor het bestuderen van de bewoonbaarheid van deze nieuw ontdekte werelden."

De krant, "Dag- en seizoensvariabiliteit van de magnetosfeer van Uranus, " is momenteel gepubliceerd in de Journal of Geophysical Research:Ruimtefysica .