Телескоп «Джеймс Уэбб» запечатлел полярные сияния на Нептуне

Новости МирТесен

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» впервые зафиксировал полярные сияния на Нептуне. Подобные явления наблюдались на других планетах Солнечной системы, включая Юпитер, Сатурн и Уран, однако ранее не удавалось обнаружить их у Нептуна.

Полярные сияния возникают вследствие того, что энергичные частицы, нередко исходящие от Солнца, оказываются захваченными магнитным полем планеты и взаимодействуют с верхними слоями ее атмосферы, генерируя интенсивное свечение.

В июне 2023 года с использованием спектрографа ближнего инфракрасного диапазона NIRSpec, установленного на космическом телескопе «Джеймс Уэбб», были сделаны наблюдения. Собранные данные предоставили возможность получить подробное изображение планеты и спектр ее верхней атмосферы.

Нептунианские полярные сияния

Интенсивная эмиссия тригидрогенного катиона (H₃⁺), являющегося характерным химическим признаком полярных сияний, была зафиксирована благодаря NIRSpec. Этот ион возникает в результате взаимодействия заряженных частиц с ионосферой, и его присутствие отчетливо проявилось на снимках, полученных телескопом «Уэбб», где полярные сияния представлены в виде голубых пятен.

В отличие от Земли или Юпитера, на Нептуне полярные сияния возникают не на географических полюсах, а в промежуточных широтах. Эта уникальная особенность обусловлена сложной структурой магнитного поля планеты, которая была обнаружена в 1989 году аппаратом «Вояджер-2».

Поле Нептуна имеет наклон около 47 градусов по отношению к оси вращения и значительно смещено от центра планеты. Из-за этого смещения линии магнитного поля контактируют с атмосферой в областях, расположенных не у полюсов, что приводит к появлению полярных сияний в неожиданных местах.

Более холодная атмосфера, чем ожидалось

В дополнение к регистрации полярных сияний, телескоп «Уэбб» впервые со времени пролета космического аппарата «Вояджер-2» провел измерения температуры верхних слоев атмосферы Нептуна. Полученные данные свидетельствуют о значительном понижении температуры по сравнению с предыдущими оценками – снижение составило несколько сотен градусов.

Снижение температуры стало одним из ключевых факторов, затруднявших обнаружение полярных сияний на Нептуне в предыдущие периоды: холодная ионосфера характеризуется пониженным уровнем излучения, что делает это явление трудноуловимым даже для высокочувствительной аппаратуры.

Ранее астрономы пытались прогнозировать интенсивность полярных сияний на Нептуне, используя данные, полученные аппаратом «Вояджер-2», однако без возможности непосредственной проверки этих прогнозов. Новые наблюдения указывают на то, что атмосфера этой планеты может подвергаться существенным изменениям, несмотря на ее удаленность от Солнца (более чем в 30 раз превышающую расстояние между Землей и Солнцем). Эти перемены поднимают новые вопросы о динамике атмосферы и взаимодействии с солнечным ветром на значительном расстоянии.

Ученые теперь планируют проводить наблюдения за Нептуном на протяжении всего солнечного цикла, продолжающегося примерно 11 лет, чтобы выяснить, как колебания солнечной активности воздействуют на эту планету. Полученные данные также могут пролить свет на происхождение магнитного поля Нептуна и его необычную структуру. Это открытие открывает новые возможности для изучения ледяных гигантов — планет, которые остаются малоизученными, но играют важную роль в развитии моделей атмосферной и магнитной эволюции для экзопланетных систем.