Фантастичне світіння ділянок нічного неба на Землі – це оптичне явище, відоме як полярне або північне/південне сяйво. Втім, потік заряджених частинок сонячного вітру впливає на атмосферу не тільки нашої планети, і цей феномен раніше спостерігали на Марсі, Юпітері, Сатурні та Урані. Нещодавно астрономи вперше побачили полярне сяйво на Нептуні з допомогою телескопа JWST.
Космічний телескоп ім. Джеймса Вебба є достатньо потужним, аби розгледіти найстаріші галактики нашого Всесвіту. Отже, співавтор нового дослідження астроном Хайді Хеммел подумала, що йому буде під силу побачити і невловиме полярне сяйво, що може прикрашати поверхню Нептуна. Її колеги намагалися довести наявність електромагнітної активності в атмосфері найдальшої від Сонця планети з 1989 року, коли зонд Voyager 2 вперше пролетів повз неї та побачив деякі натяки на можливість існування цього феномену. За словами іншого автора дослідження, планетолога ДжеймаО’Донохью, Нептун завжди був надзвичайно таємничою планетою, що вабила вчених своїми секретами. Тому астрономи не полишали спроб знову заглянути до льодового гіганта у пошуках нових відкриттів.
Через роки вченим нарешті вдалося отримати візуальні докази того, що полярне сяйво трапляється і на Нептуні. З допомогою комбінації даних з телескопів Hubble та JWST вони зафіксували в його атмосфері величезні плями ціанового кольору. Виявилося, що, на відміну від земного, полярне сяйво Нептуна виглядає дуже незвично і здається не полярним: збудження розріджених шарів атмосфери гіганта відбувається в географічно середніх широтах. Для контексту, на Землі воно б проявлялося в глибині Південної Америки. Причиною тому є незвичайна орієнтація магнітного поля планети. Ще під час прольоту Voyager 2 астрономи визначили, що воно нахилене на 47 градусів відносно осі обертання Нептуна.
Дослідження Нептуну було проведено ще в червні 2023 року з допомогою інфрачервоного спектрографа ближнього діапазону – інструмента, що фіксує випромінювання ближнього інфрачервоного діапазону, невидиме для людського ока, для створення профілю фізичних та хімічних властивостей досліджуваних об’єктів. Завдяки йому астрономи проаналізували склад та температурний діапазон верхніх шарів атмосфери Нептуна, виявивши наявність триатомних іонів водню (H3+). Раніше ці молекули стали важливим маркером наявності електромагнітної активності в атмосфері інших газових гігантів, адже вони утворюються в процесі низки атмосферних подій, включно із полярним сяйвом.
Полярне сяйво не було єдиним відкриттям цього дослідження. JWST також зафіксував, що з часів прольоту Voyager 2 понад 30 років тому температура верхніх шарів атмосфери Нептуна впала на сотні градусів. Оскільки охолодження атмосфери пов’язано зі слабшим полярним сяйвом на Землі, на думку вчених, саме з цієї причини їм знадобилося більше часу, аби нарешті його побачити. Водночас поки що астрономи не мають жодних припущень щодо того, чому льодовий гігант так швидко і сильно охолонув.
Джерело: Discovery of H3+ and infrared aurorae at Neptune with JWST / Henrik Melin at al.