Космический телескоп NASA «Джеймс Уэбб» (JWST) впервые получил детальные изображения полярных сияний на Нептуне. Это открытие завершает многолетние поиски, начатые после пролёта зонда «Вояджер-2» в 1989 году, и раскрывает новые детали о динамике атмосферы ледяного гиганта.

Полярные сияния возникают, когда заряженные частицы, чаще всего от Солнца, захватываются магнитным полем планеты и сталкиваются с атомами в верхних слоях атмосферы, заставляя их светиться. У Нептуна такие явления долго оставались загадкой, несмотря на успешные наблюдения у Юпитера, Сатурна и Урана. Обнаружить их удалось благодаря уникальной чувствительности JWST в ближнем инфракрасном диапазоне. 

«Чёткость и детализация поразили нас», — отметил Хенрик Мелин, ведущий автор исследования.

Слева — улучшенное цветное изображение Нептуна с космического телескопа «Хаббл». Справа — изображение, объединённое с данными с космического телескопа «Джеймс Уэбб». Голубые пятна, представляющие полярное сияние, и белые облака — данные с ближнего инфракрасного спектрографа, наложенные поверх полного изображения планеты с широкоугольной камеры «Хаббла». Источник: NASA, ESA, CSA, STScI, Heidi Hammel (AURA), Henrik Melin (Northumbria University), Leigh Fletcher (University of Leicester), Stefanie Milam (NASA-GSFC)

Кроме изображений планеты, учёные проанализировали спектр, выявив интенсивную линию излучения тригидрид-иона (H3+), который образуется в зонах с полярным сиянием. На снимках свечение отмечено бирюзовыми пятнами.

H3+ служит маркером авроральной активности у всех газовых гигантов. Только «Джеймс Уэбб» смог окончательно подтвердить его присутствие на Нептуне

Хайди Хаммел, Ассоциация университетов для астрономических исследований

Авроры Нептуна отличаются от земных или даже юпитерианских. Вместо концентрации у полюсов они расположены в средних географических широтах. Это связано с необычной конфигурацией магнитного поля планеты, открытой «Вояджером-2»: его ось отклонена на 47° от оси вращения. Поскольку сияния возникают в зонах схождения магнитных линий, они смещены относительно полюсов.

Анализ также впервые с 1989 года позволил измерить температуру верхних слоёв атмосферы. Оказалось, что с момента пролёта «Вояджера-2» она упала на сотни градусов — до уровня вдвое ниже показателей 1989 года. «Это объясняет, почему авроры оставались незамеченными: более холодная атмосфера создаёт слабое свечение», — отметил Мелин. Резкое охлаждение удивило учёных, учитывая удалённость Нептуна от Солнца (в 30 раз дальше Земли), и указывает на высокую изменчивость его атмосферы.

Открытие даёт новое понимание взаимодействия магнитного поля Нептуна с солнечным ветром и открывает «окно» в науку об атмосферах ледяных гигантов. Сейчас команда планирует наблюдать планету в течение полного 11-летнего солнечного цикла, чтобы выяснить причины наклона магнитного поля и его природу.

Подробнее на iXBT