Астрономы зафиксировали неожиданные изменения температуры Нептуна

Телескоп ESO запечатлел неожиданные изменения температуры Нептуна

На этой композиции показаны тепловые изображения Нептуна, сделанные в период с 2006 по 2020 год. Первые три изображения (2006, 2009, 2018) были получены с помощью прибора VISIR на Очень Большом Телескопе ESO, а изображение 2020 года было получено с помощью прибора COMICS на Телескопе Субару ( ВИЗИР не работал в середине-конце 2020 года из-за пандемии). После постепенного охлаждения планеты южный полюс за последние несколько лет стал значительно теплее, о чем свидетельствует яркое пятно на дне Нептуна на снимках 2018 и 2020 годов. Фото: ESO/M. Роман, NAOJ/Subaru/COMICS

Международная группа астрономов использовала наземные телескопы, в том числе Очень большой телескоп Европейской южной обсерватории (ESO VLT), для отслеживания температуры атмосферы Нептуна в течение 17-летнего периода. Они обнаружили неожиданное падение глобальной температуры Нептуна, за которым последовало резкое потепление на его южном полюсе.

«Это изменение было неожиданным», — говорит Майкл Роман, научный сотрудник Университета Лестера в Великобритании и ведущий автор исследования, опубликованного сегодня в Журнал планетарной науки. «Поскольку мы наблюдали за Нептуном в начале южного лета, мы ожидали, что температура будет медленно повышаться, а не понижаться».

Как и Земля, Нептун испытывает смену времен года, когда вращается вокруг Солнца. Однако сезон Нептуна длится около 40 лет, а один год Нептуна длится 165 земных лет. С 2005 года в южном полушарии Нептуна наступило лето, и астрономы стремились увидеть, как меняется температура после южного летнего солнцестояния.

Астрономы изучили почти 100 тепловых инфракрасных изображений Нептуна, сделанных за 17-летний период, чтобы собрать воедино общие тенденции изменения температуры планеты более подробно, чем когда-либо прежде.

Нептун холоднее, чем мы думали: исследование выявило неожиданные изменения температуры атмосферы

Наблюдаемые изменения тепловой инфракрасной яркости Нептуна, меры температуры в атмосфере Нептуна. На графике показано относительное изменение яркости в тепловом инфракрасном диапазоне от стратосферы Нептуна во времени для всех существующих изображений, сделанных наземными телескопами. Более яркие изображения интерпретируются как более теплые. Соответствующие тепловые инфракрасные изображения (вверху) на длинах волн ~ 12 мкм показывают появление Нептуна в 2006, 2009, 2018 годах (наблюдения с помощью прибора VISIR Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории) и в 2020 году (наблюдения с помощью инструмента COMICS компании Subaru). Южный полюс, похоже, стал значительно теплее всего за последние несколько лет. Авторы и права: Майкл Роман/НАСА/Лаборатория реактивного движения/Вояджер-МКС/Джастин Коуарт.

Эти данные показали, что, несмотря на наступление южного лета, большая часть планеты за последние два десятилетия постепенно остыла. Средняя глобальная температура Нептуна упала на 8 ° C в период с 2003 по 2018 год.

Затем астрономы были удивлены, обнаружив резкое потепление южного полюса Нептуна в течение последних двух лет их наблюдений, когда в период с 2018 по 2020 год температура быстро выросла на 11 °C. Хотя теплый полярный вихрь Нептуна известен уже много лет, такой быстрый полярный вихрь потепление никогда ранее не наблюдалось на планете.

«Наши данные охватывают менее половины сезона Нептуна, поэтому никто не ожидал увидеть больших и быстрых изменений», — говорит соавтор Гленн Ортон, старший научный сотрудник Лаборатории реактивного движения Калифорнийского технологического института (JPL) в США.

Астрономы измерили температуру Нептуна с помощью тепловизионных камер, которые измеряют инфракрасный свет, излучаемый астрономическими объектами. Для своего анализа команда объединила все существующие изображения Нептуна, собранные за последние два десятилетия с помощью наземных телескопов. Они исследовали инфракрасный свет, излучаемый слоем атмосферы Нептуна, называемым стратосферой. Это позволило команде составить картину температуры Нептуна и ее изменений в течение части его южного лета.

Нептун холоднее, чем мы думали: исследование выявило неожиданные изменения температуры атмосферы

Нептун в видимом свете (в центре) и в тепловом инфракрасном диапазоне (справа) в 2020 году. Центральное изображение объединяет несколько изображений, полученных с космического телескопа Хаббла, а тепловое инфракрасное изображение справа было получено с телескопа Субару на Маунакеа. , Гавайи. В тепловом инфракрасном диапазоне теплый южный полюс Нептуна светится ярче, чем когда-либо прежде. Авторы и права: Майкл Роман/NASA/ESA/STSci/MH Wong/LA Sromovsky/PM Fry.

Поскольку Нептун находится примерно в 4,5 миллиардах километров и очень холоден, а средняя температура планеты достигает около -220°C, измерить ее температуру с Земли – непростая задача. «Этот тип исследования возможен только с чувствительными инфракрасными изображениями с больших телескопов, таких как VLT, которые могут четко наблюдать за Нептуном, а они были доступны только в течение последних 20 лет или около того», — говорит соавтор Ли Флетчер, профессор. Университет Лестера.

Около одной трети всех изображений были сделаны прибором VLT Imager and Spectrometer for mid-InfraRed (VISIR) на VLT ESO в пустыне Атакама в Чили. Из-за размера и высоты зеркала телескопа он имеет очень высокое разрешение и качество данных, предлагая самые четкие изображения Нептуна. Команда также использовала данные космического телескопа НАСА «Спитцер» и изображения, сделанные телескопом «Джемини Юг» в Чили, а также телескопами «Субару», телескопом Кека и телескопом «Джемини Север» на Гавайях.

Нептун холоднее, чем мы думали: исследование выявило неожиданные изменения температуры атмосферы

Вид Нептуна с борта “Вояджера-2”, сделанный в августе 1989 года. Фото: NASA/JPL-Caltech/Kevin M. Gill.

Поскольку колебания температуры Нептуна были такими неожиданными, астрономы пока не знают, что могло их вызвать. Они могут быть связаны с изменениями в стратосферной химии Нептуна, случайными погодными условиями или даже солнечным циклом. В ближайшие годы потребуются дополнительные наблюдения, чтобы изучить причины этих колебаний. Будущие наземные телескопы, такие как Чрезвычайно большой телескоп ESO (ELT), смогут более подробно наблюдать подобные температурные изменения, а космический телескоп NASA/ESA/CSA James Webb предоставит новые беспрецедентные карты химического состава и температуры в атмосфере Нептуна.

«Я думаю, что Нептун сам по себе очень интригует многих из нас, потому что мы до сих пор так мало о нем знаем», — говорит Роман. «Все это указывает на более сложную картину атмосферы Нептуна и того, как она меняется со временем».


На «супер Нептуне» обнаружен водяной пар


Дополнительная информация:
«Субсезонные изменения излучения Нептуна в среднем инфракрасном диапазоне» Журнал планетарной науки (2022). DOI: 10.3847/PSJ/ac5aa4

цитата: Астрономы зафиксировали удивительные изменения температуры Нептуна (2022 г., 11 апреля), получено 11 апреля 2022 г. с https://phys.org/news/2022-04-astronomers-capture-neptune-temperatures.html.

Этот документ защищен авторским правом. За исключением любой честной сделки с целью частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Leave a Comment