eso2206pl — Komunikat naukowy

Teleskop ESO zarejestrował zaskakujące zmiany temperatur na Neptunie

11 kwietnia 2022

Międzynarodowy zespół astronomów wykorzystał teleskopy naziemne, w tym teleskop VLT należący do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), do prześledzenia zmian atmosferycznych temperatur Neptuna przez okres 17 lat. Wykryto zaskakujący spadek globalnej temperatury Neptuna i następujące po nim dramatyczne ocieplenie na biegunie południowym.

„Taka zamiana była nieoczekiwana” mówi Michael Roman, pracujący na University of Leicester (Wielka Brytania), pierwszy autor badań opublikowanych dzisiaj w The Planetary Science Journal. „Ponieważ obserwowaliśmy Neptuna podczas jego wczesnego lata na półkuli południowej, spodziewaliśmy się, że temperatury będą powoli stawać się cieplejsze, a nie chłodniejsze.”

Neptun, podobnie jak Ziemia, doświadcza pór roku, gdy porusza się po orbicie wokół Słońca. Jednak neptuniańska pora roku trwa około 40 lat, a jeden rok na tej planecie to 165 lat ziemskich. Od 2005 roku na południowej półkuli Neptuna panowało lato. Astronomowie chcieli zobaczyć jak zmieniają się temperatury po przesileniu letnim.

Astronomowie przeanalizowali prawie 100 obrazów Neptuna w podczerwieni termicznej, uzyskanych przez okres ponad 17 lat, aby bardziej szczegółowo niż do tej pory ustalić ogólne trendy w temperaturze planety.

Dane pokazały, że pomimo nadejścia lata na półkuli południowej, większa część planety odnotowała stopniowe ochłodzenie przez ponad dwie dekady. Uśredniona globalna temperatura Neptuna spadła o 8 °C pomiędzy 2003, a 2018 rokiem. 

Astronomowie byli więc zaskoczeni odkryciem dramatycznego ocieplenia na biegunie południowym Neptuna podczas ostatnich dwóch lat prowadzonych obserwacji, kiedy to temperatury gwałtownie wzrosły o 11 °C pomiędzy 2018, a 2020 rokiem. Chociaż ciepły wir polarny Neptuna był znany od wielu lat, to tak gwałtowne polarne ocieplenie nie było nigdy wcześniej obserwowanej w przypadku tej planety.

„Nasze dane pokrywają mniej niż połowę pory roku na Neptunie, więc nikt nie spodziewał się zobaczyć dużych i szybkich zmian” wskazuje współautor Glenn Orton, naukowiec z Jet Propulsion Laboratory (JPL) w Stanach Zjednoczonych.

Astronomowie zmierzyli temperaturę Neptuna przy pomocy kamer termicznych, które działają mierząc promieniowanie podczerwone emitowane przez obiekty astronomiczne. W swojej analizie zespół naukowy połączył wszystkie istniejące zdjęcia Neptuna zgromadzone przez ponad dwie dekady przez teleskopy naziemne. Zbadano promieniowanie podczerwone emitowane przez warstwę atmosfery Neptuna zwaną stratosferą. To pozwoliło na utworzenie obrazu temperatury Neptuna i jej zmian podczas części lata panującego na półkuli południowej.

Ponieważ Neptun znajduje się w odległości prawie 4,5 miliarda kilometrów i jest bardzo zimny, ze średnią temperaturą osiągającą około –220°C, wyznaczanie jego temperatury z Ziemi nie jest łatwym zadaniem. „Ten rodzaj badań jest możliwy tylko przy pomocy czułych obrazów podczerwonych z wielkich teleskopów, takich jak VLT, które mogą wyraźnie obserwować Neptuna. Tego typu dane są dostępne dopiero od około ostatnich 20 lat” mówi współautor Leigh Fletcher, profesor na University of Leicester.

Około jedna trzecia wszystkich zdjęć została wykonana instrumentem VLT Imager and Spectrometer for mid-InfraRed (VISIR) na należącym do ESO teleskopie VLT na chilijskiej pustyni Atakama. Dzięki rozmiarowi zwierciadła teleskopu i wysokości nad poziomem morza, daje on bardzo wysoką rozdzielczość i jakość danych, oferując najostrzejsze zdjęcia Neptuna. Zespół badawczy wykorzystał także dane z Kosmicznego Teleskopu Spitzera (należącego do NASA), zdjęcia z teleskopu Gemini South w Chile, a także z Teleskopu Subaru, Teleskopu Kecka i teleskopu Gemini North (wszystkie trzy na Hawajach).

Zmiany temperatury Neptuna były tak nieoczekiwane, że astronomowie nie wiedzą co mogło je spowodować. Przyczyną mogą być zmiany w stratosferycznej chemii Neptuna albo losowe zjawiska pogodowe, a nawet cykl słoneczny. Potrzebne jest więcej obserwacji w kolejnych latach, aby ustalić przyczyny tych fluktuacji. Przyszłe teleskopy naziemne, takie jak Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT), który jest budowany przez ESO, będą mogły bardziej szczegółowo obserwować zmiany temperatury, takie jak opisywana. Z kolei Kosmiczny Teleskop James Webba, należący do NASA/ESA/CSA, dostarczy bezprecedensowych nowych map chemii i temperatury atmosfery Neptuna.

„Myślę, że Neptun sam w sobie jest bardzo intrygujący dla wielu z nas, ponieważ ciągle wiemy o nim tak niewiele” mówi Roman. „Wszystko wskazuje na bardziej skomplikowany obraz atmosfery Neptuna i jej zmienności w czasie.”

Więcej informacji

Wyniki badań przedstawiono w artykule pt. „Sub-Seasonal Variation in Neptune’s Mid-Infrared Emission” opublikowanym dzisiaj w The Planetary Science Journal (doi:10.3847/PSJ/ac5aa4).

Skład zespołu badawczego: M. T. Roman oraz L. N. Fletcher (School of Physics and Astronomy, University of Leicester, Wielka Brytania), G. S. Orton (Jet Propulsion Laboratory/California Institute of Technology, California, USA), T. K. Greathouse (Southwest Research Institute, San Antonio, TX, USA), J. I. Moses (Space Science Institute, Boulder, CO, USA), N. Rowe-Gurney (Department of Physics and Astronomy, Howard University, Washington DC, USA; Astrochemistry Laboratory, NASA/GSFC, Greenbelt, MD, USA; Center for Research and Exploration in Space Science and Technology, NASA/GSFC, Greenbelt, MD, USA), P. G. J. Irwin (University of Oxford Atmospheric, Oceanic, and Planetary Physics, Department of Physics Clarendon Laboratory, Oxford, Wielka Brytania), A. Antuñano (UPV/EHU, Escuela Ingernieria de Bilbao, Spain), J. Sinclair (Jet Propulsion Laboratory/California Institute of Technology, California, USA), Y. Kasaba (Planetary Plasma and Atmospheric Research Center, Graduate School of Science, Tohoku University, Japan), T. Fujiyoshi (Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan, HI, USA), I. de Pater (Department of Astronomy, University of California at Berkeley, CA, USA) oraz H. B. Hammel (Association of Universities for Research in Astronomy, Washington DC, USA).

Europejskie Obserwatorium Astronomiczne (ESO) umożliwia naukowcom na odkrywanie tajemnic Wszechświata z korzyścią dla nas wszystkich. Projektujemy, budujemy i zarządzamy światowej klasy obserwatoriami naziemnymi – których astronomowie używają do odpowiadania na ciekawe pytania i szerzenia fascynacji astronomią – a także promujemy międzynarodową współpracę w astronomii. Ustanowione w 1962 roku jako organizacja międzynarodowa, ESO jest wspierane przez 16 krajów członkowskich (Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Irlandia, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy), a także Chile jako kraj gospodarz, oraz Australię jako strategicznego partnera. Siedziba ESO, a także jego centrum popularyzacji nauki i planetarium (ESO Supernova) znajdują się w pobliżu Monachium w Niemczech, natomiast chilijska pustynia Atakama – niesamowite miejsce z wyjątkowymi warunkami do obserwacji nieba – jest domem dla naszych teleskopów. ESO zarządza trzema lokalizacjami obserwacyjnymi w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope – Bardzo Duży Teleskop) oraz dwa teleskopy do przeglądów nieba. VISTA pracuje w podczerwieni, VLT Survey Telescope w zakresie widzialnym. W Paranal ESO zarządza także południowym obserwatorium CTA (Cherenkov Telescope Array South) – największym na świecie i najbardziej czułym obserwatorium promieniowania gamma. Wspólnie z międzynarodowymi partnerami ESO zarządza także radioteleskopami APEX i ALMA, które są instrumentami do obserwacji nieba w zakresach milimetrowym i submilimetrowym. Na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, budujemy „największe oko świata na niebo”, czyli Ekstremalnie Wielki Teleskop (Extremely Large Telescope, ELT). Nasza działalność w Chile jest zarządzania z biur ESO w Santiago, gdzie współpracujemy też z chilijskimi partnerami.

Linki

Kontakt

Krzysztof Czart
Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Michael Roman
School of Physics and Astronomy, University of Leicester
Leicester, UK
E-mail: m.t.roman@leicester.ac.uk

Glenn Orton
Caltech’s Jet Propulsion Laboratory (JPL)
Pasadena, California, US
E-mail: glenn.s.orton@jpl.nasa.gov

Leigh Fletcher
School of Physics and Astronomy, University of Leicester
Leicester, UK
Tel.: + 44 (0)116 252 3585
E-mail: leigh.fletcher@le.ac.uk

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6670
Tel. kom.: +49 151 241 664 0
E-mail: press@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych

Jest to tłumaczenie Komunikatu prasowego ESO eso2206

O komunikacie

Komunikat nr:eso2206pl
Nazwa:Neptune
Typ:Solar System : Planet : Feature : Atmosphere
Facility:Very Large Telescope
Instrumenty:VISIR
Science data:2022PSJ.....3...78R

Zdjęcia

Termiczne obrazy Neptuna uzyskane od 2006 do 2020 roku
Termiczne obrazy Neptuna uzyskane od 2006 do 2020 roku
Termiczne obrazy Neptuna uzyskane od 2006 do 2020 roku (inny układ zdjęć)
Termiczne obrazy Neptuna uzyskane od 2006 do 2020 roku (inny układ zdjęć)
Neptun z VLT i Teleskopu Hubble'a
Neptun z VLT i Teleskopu Hubble'a

Filmy

Evolution of thermal images from Neptune
Evolution of thermal images from Neptune
Po angielsku