Komunikat prasowy

Tajemnicza ciemna plama na Neptunie wykryta z Ziemi po raz pierwszy

24 sierpnia 2023

Korzystając Bardzo Dużego Teleskopu (VLT), z należącego do ESO, astronomowie zaobserwowali dużą ciemną plamę w atmosferze Neptuna. Nieoczekiwanie przylega do niej mniejsza jasna plama. Jest to pierwszy raz, gdy udało się zaobserwować ciemną plamę na tej planecie prowadząc obserwacje teleskopem naziemnym. Tego rodzaju tymczasowe struktury na tle niebieskiego tła atmosfery Neptuna są zagadką dla astronomów, a nowe wyniki dostarczą kolejnych wskazówek odnośnie ich natury i pochodzenia.

Duże plamy występują powszechnie w atmosferach planet olbrzymów. Najsłynniejszą z nich jest Wielka Czerwona Plama na Jowszu. W przypadku Neptuna, ciemna plama została po raz pierwszy odkryta przez amerykańską sondę Voyager 2 w 1989 roku. Plama ta zniknęła po kilku latach. “Od momentu pierwszego odkrycia ciemnej plamy zawsze zastanawiałem się czym są te krótkotrwałe i ulotne ciemne struktury” mówi Patrick Irwin, profesor z University of Oxford w Wielkiej Brytanii, kierownik badań opublikowanych dzisiaj w Nature Astronomy.

Irwin i jego zespół użyli danych z należącego do ESO teleskopu VLT, aby wykluczyć możliwość, że ciemne plany są powodowane przez „przejaśnienia” w chmurach. Nowe obserwacje wskazały, że zamiast tego ciemne plany sa przypuszczalnie efektem cząstek powietrza ciemniejących w warstwie poniżej głównej widocznej warstwy mgły, gdy lody i mgły mieszają się w atmosferze Neptuna.

Dojście do tej konkluzji nie było proste, ponieważ ciemne plamy nie są stałymi strukturami atmosfery Neptuna i nigdy wcześniej astronomowie nie mieli okazji zbadać ich wystarczająco szczegółowo. Okazja pojawiła się po tym, gdy Kosmiczny Teleskop Hubble’a, należący do NASA/ESA, odkrył kilka ciemnych plam w atmosferze Neptuna, w tym plamę na północnej półkuli planety po raz pierwszy dostrzeżoną w 2018 roku. Irwin i jego zespół natychmiast przystąpili do pracy, analizując ją z powierzchni Ziemi – przy pomocy instrumentu, który idealnie pasuje do tego typu wyzwania obserwacyjnego.

Korzystając z Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) na teleskopie VLT, badacze byli w stanie rozdzielić światło słoneczne odbijane przez Neptuna i jego plamę na składowe kolory (czyli długości fali), uzyskując trójwymiarowe widmo [1]. Dzięki temu mogli zbadać plamę dokładniej niż to było wcześniej możliwe. ”Jestem niesamowicie podekscytowany, że mogłem nie tylko dokonać pierwszego wykrycia ciemnej plamy przy pomocy obserwacji naziemnych, ale też po raz pierwszy zarejestrować widmo odbiciowe tej struktury” wskazuje Irwin.

Ponieważ różne długości fali pozwalają próbkować różne głębokości atmosfery Neptuna, dysponując widmem astronomowie mogę lepiej ustalić wysokość, na której rezyduje ciemna plama. Widmo dostarczyło także informacji o składzie chemicznym różnych warstw atmosfery, co dało zespołowi wskazówki dotyczące tego, dlaczego plama wydaje się ciemna.

Obserwacje dały także zaskakujący wynik: „W trakcie tego procesu odkryliśmy rzadki rodzaj głębokiej, jasnej chmury nigdy wcześniej nie zidentyfikowanej, nawet z kosmosu” tłumaczy Michael Wong, współautor badań, naukowiec na University of California (Berkeley, USA). Ten rzadki typ chmury wydaje się jasną plamą tuż obok wiekszej ciemnej plamy. Dane z VLT pokazują, że nowa "głęboka jasna chmura" znajdowała się na tym samym poziomie atmosfery, co ciemna. Oznacza to, że jest to zupełnie nowy typ struktury w porównaniu do małych chmur towarzyszących lodom metanu na dużych wysokościach, które były obserwowane wcześniej.

Dzięki pomocy należącego do ESO teleskopu VLT, astronomowie mogą teraz badać z powierzchni Ziemi struktury takie, jak opisywane plamy. „To zdumiewający wzrost zdolności ludzkości do obserwowania kosmosu. Początkowo mogliśmy jedynie wykrywać te plamy wysyłając sondy kosmiczne takie jak Voyager. Następnie uzyskaliśmy możliwość robienia tego zdalnie przy pomocy Teleskopu Hubble’a. W końcu technologia uległa takiemu zaawansowaniu, że możemy to robić z powierzchni Ziemi” podsumowuje Wong. Naukowiec dodaje żartobliwie: „To może zakończyć moją karierę jako obserwatora Teleskopem Hubble’a.”

Uwagi

[1] MUSE to spektrograf 3D, który pozwala astronomom na obserwacje za jednym razem całości obiektu astronomiczne takiego, jak Neptun. W każdym pikselu instrument mierzy intensywność światła jako funkcję jego koloru lub długości fali. Wynikowe dane tworzą zestaw 3D, w którym każdy piksel obrazu ma pełne widmo światła. Łącznie MUSE mierzy ponad 3500 kolorów. Instrument jest zaprojektowany do wykorzystania z optyką adaptacyjną, która koryguje wpływ turbulencji od atmosfery Ziemi, dając ostrzejsze obrazy niż to możliwe bez jej wykorzystania. Bez połączenia tych dwóch możliwości badanie ciemnej plamy na Neptunie przy pomocy obserwacji z powierzchni Ziemi nie byłoby możliwe.

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w artykule pt. „Cloud structure of dark spots and storms in Neptune’s atmosphere”, który ukaże się w Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-023-02047-0).

Skład zespołu badawczego: Patrick G. J. Irwin (University of Oxford, UK [Oxford]), Jack Dobinson (Oxford), Arjuna James (Oxford), Michael H. Wong (University of California, USA [Berkeley]), Leigh N. Fletcher (University of Leicester, Wielka Brytania [Leicester]), Michael T. Roman (Leicester), Nicholas A. Teanby (University of Bristol, Wielka Brytania), Daniel Toledo (Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial, Hiszpania), Glenn S. Orton (Jet Propulsion Laboratory, USA), Santiago Pérez-Hoyos (University of the Basque Country, Spain [UPV/EHU]), Agustin Sánchez Lavega (UPV/EHU), Lawrence Sromovsky (University of Wisconsin, USA), Amy Simon (Solar System Exploration Division, NASA Goddard Space Flight Center, USA), Raúl Morales-Juberias (New Mexico Institute of Technology, USA), Imke de Pater (Berkeley) oraz Statia L. Cook (Columbia University, USA).

Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) umożliwia naukowcom z całego świata 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

• Publikacja naukowa
• Zdjęcia VLT
• Dla dzienikarzy: subscribe to receive our releases under embargo in your language
• Dla naukowców: got a story? Pitch your research

Kontakt

Patrick Irwin
Department of Physics, University of Oxford
Oxford, UK
Tel.: +44 1865 272083
E-mail: patrick.irwin@physics.ox.ac.uk

Michael H. Wong
Center for Integrative Planetary Science, University of California at Berkeley
Berkeley, California, USA
Tel.: +1 510 224 3411
E-mail: mikewong@astro.berkeley.edu

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6670
Tel. kom.: +49 151 241 664 00
E-mail: press@eso.org

Krzysztof Czart (press contact Polska)
ESO Science Outreach Network and Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
Email: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych

Jest to tłumaczenie Komunikatu prasowego ESO eso2314