Astronomi atklāj pārsteidzošas Neptūna temperatūras izmaiņas


ESO teleskops fiksē pārsteidzošas Neptūna temperatūras izmaiņas

Šis kompozīts parāda Neptūna termiskos attēlus, kas uzņemti laikā no 2006. līdz 2020. gadam. Pirmie trīs attēli (2006, 2009, 2018) tika uzņemti ar VISIR instrumentu ESO ļoti lielajā teleskopā, savukārt 2020. gada attēls tika uzņemts ar COMICS instrumentu Subaru teleskopā (VISIR bija 2020. gada vidus/beigas, jo pandēmija nebija operācija). Pēc planētas pakāpeniskas atdzišanas Dienvidpols, šķiet, pēdējos gados ir dramatiski sasilusi, par ko liecina spilgtais plankums Neptūna pakājē 2018. un 2020. gada attēlos. Fotoattēla kredīts: ESO/M. Romāns, NAOJ/Subaru/COMICS

Starptautiska astronomu komanda ir izmantojusi uz zemes izvietotus teleskopus, tostarp Eiropas Dienvidu observatorijas ļoti lielo teleskopu (ESO VLT), lai izsekotu Neptūna atmosfēras temperatūrai 17 gadu periodā. Viņi atklāja pārsteidzošu Neptūna globālās temperatūras kritumu, kam sekoja dramatiska sasilšana tā dienvidu polā.

“Šīs izmaiņas bija negaidītas,” saka Maikls Romāns, pēcdoktorantūras pētnieks Lesteras Universitātē, Apvienotajā Karalistē, un šodien publicētā pētījuma galvenais autors. Planētu zinātnes žurnāls. “Tā kā mēs novērojām Neptūnu tā dienvidu vasaras sākumā, mēs gaidījām, ka temperatūra lēnām sasils, nevis atdzisīs.”

Tāpat kā Zeme, arī Neptūns piedzīvo gadalaikus, kad tas riņķo ap Sauli. Tomēr Neptūna sezona ilgst aptuveni 40 gadus, savukārt Neptūna gads ilgst 165 Zemes gadus. Pie Neptūna bija vasara dienvidu puslode kopš 2005. gada, un astronomi ir ieinteresēti redzēt, kā temperatūra mainījās pēc dienvidu vasaras saulgriežiem.

Astronomi aplūkoja gandrīz 100 Neptūna termisko infrasarkano staru attēlus, kas uzņemti 17 gadu periodā, lai detalizētāk nekā jebkad agrāk apkopotu kopējās planētas temperatūras tendences.

Neptūns ir vēsāks, nekā domāja: pētījums atklāj negaidītas atmosfēras temperatūras izmaiņas

Novērotās izmaiņas Neptūna termiskajā infrasarkanajā spilgtumā, kas ir temperatūras mērs Neptūna atmosfērā. Diagrammā parādītas Neptūna stratosfēras termiskā infrasarkanā spilgtuma relatīvās izmaiņas laika gaitā visiem pieejamajiem attēliem, kas uzņemti ar zemes teleskopiem. Spilgtāki attēli tiek interpretēti kā siltāki. Atbilstoši termiskie infrasarkanie attēli (augšpusē) ar viļņu garumu ~ 12 µm parāda Neptūna parādīšanos 2006., 2009., 2018. gadā (novērots ar Eiropas Dienvidu observatorijas ļoti lielā teleskopa VISIR instrumentu) un 2020. gadā (novērots ar COMICS Subaru instrumentu). Šķiet, ka pēdējos gados Dienvidpols ir kļuvis dramatiski siltāks. Kredīts: Maikls Romāns/NASA/JPL/Voyager ISS/Džastins Kovarts.

Šie dati parādīja, ka, neskatoties uz dienvidu vasaras iestāšanos, lielākā daļa planētas pēdējo divu desmitgažu laikā ir pakāpeniski atdzisusi. Neptūna globālā vidējā temperatūra no 2003. līdz 2018. gadam pazeminājās par 8°C.

Pēc tam astronomi bija pārsteigti, atklājot Neptūna dienvidu pola dramatisku sasilšanu pēdējo divu novērojumu gadu laikā, jo laika posmā no 2018. līdz 2020. gadam temperatūra strauji paaugstinājās par 11°C. Lai gan Neptūna siltais polārais virpulis ir zināms jau daudzus gadus, tik strauja polārā sasilšana uz planētas vēl nekad nav novērota.

“Mūsu dati aptver mazāk nekā pusi no Neptūna sezonas, tāpēc neviens negaidīja lielas un straujas izmaiņas,” saka līdzautors Glens Ortons, vecākais pētnieks Caltech’s Jet Propulsion Laboratory (JPL) ASV.

Astronomi ir izmērījuši Neptūna temperatūru, izmantojot termokameras, kas darbojas, mērot temperatūru infrasarkanā gaisma ko izstaro astronomiskie objekti. Analīzei komanda apvienoja visus esošos Neptūna attēlus, kas savākti ar zemes teleskopiem pēdējo divu desmitgažu laikā. Viņi pētīja infrasarkano gaismu, ko izstaro Neptūna atmosfēras slānis, ko sauc par stratosfēru. Tas ļāva komandai iegūt priekšstatu par Neptūna temperatūru un to, kā tā mainījās daļā tās dienvidu vasaras.

Neptūns ir vēsāks, nekā domāja: pētījums atklāj negaidītas atmosfēras temperatūras izmaiņas

Neptūns, kas redzams redzamajā gaismā (centrā) un termiskā infrasarkanā viļņa garumā (pa labi), 2020. gadā. Centrālajā attēlā ir apvienoti vairāki Habla kosmiskā teleskopa attēli, savukārt infrasarkanais termiskais attēls labajā pusē tika uzņemts ar Subaru teleskopu Maunakea, Havaju salas. Termiskajā infrasarkanajā starā Neptūna siltais dienvidu pols spīd spožāk nekā jebkad agrāk. Attēla kredīts: Maikls Romāns/NASA/ESA/STSci/MH Wong/LA Sromovskis/PM Fry.

Tā kā Neptūns atrodas aptuveni 4,5 miljardu kilometru attālumā un ir ļoti auksts un planētas vidējā temperatūra ir aptuveni -220°C, tā temperatūras mērīšana no Zemes nav viegls uzdevums. “Šāda veida pētījumi ir iespējami tikai ar jutīgiem infrasarkanajiem attēliem no lieliem teleskopiem, piemēram, VLT, kas var skaidri novērot Neptūnu, un tie ir bijuši pieejami tikai aptuveni 20 gadus,” saka līdzautors Lejs Flečers, LU profesors. Lestera.

Apmēram trešdaļa no visiem uzņemtajiem attēliem tika iegūti no VLT Imager un Spectrometer for mid-InfraRed (VISIR) instrumenta ESO VLT Čīles Atakamas tuksnesī. Pateicoties teleskopa spoguļa izmēram un augstumam, tam ir ļoti augsta izšķirtspēja un datu kvalitāte, kas piedāvā skaidrākos Neptūna attēlus. Komanda izmantoja arī datus no NASA Spitzer kosmiskā teleskopa un attēlus, kas uzņemti ar Gemini South teleskopu Čīlē, kā arī Subaru teleskopu, Keck teleskopu un Gemini North. teleskopsviss Havaju salās.

Neptūns ir vēsāks, nekā domāja: pētījums atklāj negaidītas atmosfēras temperatūras izmaiņas

Voyager 2 Neptūna skats, kas uzņemts 1989. gada augustā. Pateicība: NASA/JPL-Caltech/Kevin M. Gill.

Tā kā Neptūna temperatūras svārstības bija tik negaidītas, astronomi vēl nezina, kas tās varētu būt izraisījis. Tās varētu būt saistītas ar izmaiņām Neptūna stratosfēras ķīmijā, nejaušiem laikapstākļiem vai pat saules ciklu. Nākamajos gados būs nepieciešami vairāk novērojumu, lai noskaidrotu šo svārstību iemeslus. Nākotnes zemes teleskopi, piemēram, ESO ārkārtīgi lielais teleskops (ELT), varētu detalizētāk novērot šādas temperatūras izmaiņas, savukārt NASA/ESA/CSA Džeimsa Veba kosmiskais teleskops radīs nepieredzētas jaunas ķīmijas un temperatūra Neptūna atmosfērā.

“Es domāju, ka pats Neptūns daudziem no mums ir ļoti intriģējošs, jo mēs par to zinām tik maz,” saka Romāns. “Tas viss norāda uz sarežģītāku Neptūna atmosfēras priekšstatu un to, kā tā laika gaitā mainās.”


Uz “Super Neptūna” atklāti ūdens tvaiki.


Vairāk informācijas:
“Neptūna vidējās infrasarkanās emisijas subsezonālas izmaiņas” Planētu zinātnes žurnāls (2022). DOI: 10.3847/PSJ/ac5aa4

Citāts: Astronomi fiksē pārsteidzošas Neptūna temperatūras izmaiņas (2022. gada 11. aprīlis) Iegūts 2022. gada 11. aprīlī vietnē https://phys.org/news/2022-04-astronomers-capture-neptune-temperatures.html

Šis dokuments ir aizsargāts ar autortiesībām. Izņemot godīgu tirdzniecību privātu studiju vai pētniecības nolūkos, nevienu daļu nedrīkst reproducēt bez rakstiskas atļaujas. Saturs ir paredzēts tikai informatīviem nolūkiem.