Телескоп ESO регистрирует неожиданные изменения температуры Нептуна
Категория: НептунНа протяжении 17 лет международная группа астрономов отслеживает температуру атмосферы Нептуна при помощи наземных телескопов, в том числе Очень Большого телескопа Европейской Южной обсерватории (VLT ESO). Обнаружено внезапное падение глобальной температуры, за которым последовало резкое потепление в районе южного полюса планеты.
“Это случилось совершенно неожиданно”, – говорит Майкл Роман (Michael Roman), постдок Лестерского университета в Великобритании, главный автор статьи, публикуемой сегодня в The Planetary Science Journal. “Так как мы наблюдали Нептун, когда в его южном полушарии начиналось лето, мы ожидали, что температура будет медленно расти, а не падать.”
На Нептуне, как и на Земле, в процессе его обращения по орбите вокруг Солнца меняются времена года. Однако, каждое время года на Нептуне длится около 40 земных лет – ведь продолжительность одного нептунианского года составляет 165 земных. С 2005 года в южном полушарии Нептуна стоит лето, и астрономы с интересом наблюдали за тем, как менялась температура планеты после летнего солнцестояния.
За 17 лет наблюдений было получено почти сто тепловых инфракрасных изображений Нептуна, сопоставление которых позволило более детально, чем когда-либо, выявить общие тренды в изменении температур на планете.
- Тепловые изображения Нептуна, полученные между 2006 и 2020 гг.
Данные показали, что, несмотря на наступление лета в южном полушарии, последние два десятилетия на большей части планеты постепенно холодало. Между 2003 и 2018 годами глобальная средняя температура Нептуна упала на 8°C.
Затем в течение двух последних лет наблюдений астрономы неожиданно зарегистрировали резкое потепление в районе южного полюса Нептуна – между 2018 and 2020 гг. температура быстро поднялась на 11°C. Хотя о существовании тёплого околополярного циклона на Нептуне известно уже много лет, прежде на полюсе планеты никогда не наблюдалось столь быстрого потепления.
“Наши данные покрывают менее половины нептунианского лета, поэтому никто не ожидал увидеть столь сильных и быстрых изменений”, – говорит соавтор работы Гленн Ортон (Glenn Orton), ведущий научный сотрудник Лаборатории реактивного движения Калтеха (JPL) в США.
Астрономы измеряли температуру Нептуна при помощи тепловизоров, регистрирующих инфракрасное тепловое излучение астрономических объектов. Для анализа данных группа объединила все существующие изображения Нептуна, полученные с наземными телескопами за последние двадцать лет. Учёные исследовали инфракрасное излучение слоя атмосферы Нептуна, называемого стратосферой. Это позволило группе построить картину температуры Нептуна и её изменений в течение части лета в южном полушарии планеты.
Так как Нептун удалён от Солнца примерно на 4.5 миллиарда километров, на нём очень холодно: средняя температура достигает примерно –220°C. Измерить такую температуру с Земли – непростая задача. “Эти исследования возможны только с высокочувствительными инфракрасными камерами, установленными на больших телескопах, таких, как VLT, способных получать чёткие изображения планеты – а этими инструментами мы располагаем всего около двадцати лет”, – говорит соавтор работы Ли Флетчер (Leigh Fletcher), профессор Лестерского университета.
Примерно треть всех полученных снимков сделана при помощи камеры прямых снимков и спектрометра среднего инфракрасного диапазона VISIR (VLT Imager and Spectrometer for mid-InfraRed) на телескопе ESO VLT в чилийской пустыне Атакама. Благодаря большому размеру главного зеркала телескопа и высоте, на которой он установлен, полученные данные имеют очень высокое качество и разрешение. Это наиболее чёткие изображения Нептуна. Группа также воспользовалась данными Космического телескопа Спитцера (NASA) и снимками, сделанными телескопом Gemini South в Чили, а также телескопами «Субару», Кека и Gemini North, установленными на Гавайских островах.
Изменения температуры на Нептуне оказались совершенно неожиданными, и астрономы пока не знают, что могло их вызвать. Их причиной могли быть химические процессы в стратосфере Нептуна, случайные погодные изменения, или даже солнечный цикл. Чтобы выяснить причину температурных колебаний, в ближайшие годы понадобятся новые наблюдения. Наземные телескопы будущего, такие, как Чрезвычайно Большой телескоп ESO (ELT), смогут наблюдать подобные температурные изменения в больших подробностях, а Космический телескоп Джеймса Уэбба NASA/ESA/CSA позволит построить новые детальные химические и температурные карты атмосферы Нептуна.
“Думаю, Нептун кажется многим таким загадочным потому, что мы всё ещё так мало о нём знаем”, – говорит Роман. “Наши данные указывают на то, что атмосфера Нептуна и её изменения сложнее, чем мы себе представляем.”
- Изображение планеты Нептун слева было получено в ходе тестирования адаптивно-оптического режима малого поля с приемником MUSE на Очень Большом Телескопе ESO. Аналогичный снимок справа получен на Космическом телескопе Хаббла NASA/ESA. Заметим, что снимки сделаны в разное время, поэтому на них видны разные участки диска планеты.