Впервые в истории сделаны снимки полярного сияния на Нептуне

Ученые давно подозревали, что на ледяном гиганте Нептуне можно увидеть полярные сияния. Об этом свидетельствовали данные, собранные зондом "Вояджер-2", а также наблюдения за аналогичной активностью на Юпитере, Сатурне и Уране, пишет Space.com.

Но полярные сияния Нептуна оставались неуловимыми до того, как космический телескоп Джеймса Уэбба не обратил свой взор на планету.

"Оказывается, на самом деле получение изображений полярной активности на Нептуне было возможно только с чувствительностью Уэбба в ближнем инфракрасном диапазоне. Было потрясающим не только увидеть полярные сияния, но и наблюдать потрясающую детализацию, четкость сигнатуры", — говорит Хенрик Мелин из Нортумбрийского университета, участвовавший в исследовании.

По словам ученых, природа полярных сияний на Нептуне очень отличается от того, что можно наблюдать на Земле, Юпитере и Сатурне. Там полярные сияния обычно появляются только на полюсах. Это происходит потому, что их магнитные поля относительно хорошо выровнены с осями вращения, направляя заряженные частицы солнечного ветра к полярным регионам.

В это же время у Нептуна магнитное поле сильно наклонено и смещено, поэтому полярные сияния на планете появляются в очень неожиданных местах, к примеру, в средних широтах.

Уникальные наблюдения за полярными сияниями Нептуна стали возможно благодаря спектрографу ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) космического телескопа Джеймса Уэбба. Этот прибор анализирует свет, который поглощается или отражается от небесных объектов.

В случае с Нептуном, инструмент NIRSpec сделал снимки ионосферы планеты – электрически заряженного слоя его верхней атмосферы, похожего на ионосферу Земли, где формируются полярные сияния.

Инструмент телескопа зафиксировал выбросы тригидрогенного катиона (H₃⁺), который является самым распространенным ионом во Вселенной. Он играет решающую роль в планетарных полярных сияниях.

"Этот ион присутствовал на всех газовых гигантах – Юпитере, Сатурне и Уране, и мы ожидали увидеть то же самое на Нептуне, поскольку мы исследовали планету на протяжении многих лет с помощью лучших наземных установок. Только с помощью Уэбба мы наконец получили это подтверждение", — объясняет ученый из команды телескопа Джеймса Уэбба Хайди Хаммель.

Ученым также удалось измерить температуру на Нептуне, что делали в последний раз во время пролета "Вояджер-2" в августе 1989 года.

"За это время верхняя атмосфера Нептуна охладилась на несколько сотен градусов. Фактически, сейчас температура Нептуна составляет всего половину от температуры 1989 года", — отмечают ученые.

Такое снижение температуры на планете может объяснять, почему полярные сияния были такими неуловимыми. Дело в том, что полярные сияния возникают, когда заряженные частицы возбуждают атмосферные газы, заставляя их излучать свет. При этом высокие температуры означают более энергичные частицы и высокую частоту столкновений, что приводит к более ярким полярным сияниям. Значительно более низкая температура снизит плотность энергичных ионов, что приведет к более слабым выбросам, которые сложнее обнаружить.

Астрономы продолжат изучать Нептун с помощью JWST, надеясь получить более глубокое представление о самой странной планете нашей Солнечной системы.