Na Neptunie są zorze polarne. Znajdują się w dziwnym miejscu

W tym artykule:

Zorze polarne na gazowych olbrzymach
Zorze Neptuna sfotografowane dzięki Webbowi
Dziwna magnetosfera Neptuna i nowa zagadka

Neptun ma kolor, który trudno pomylić z jakimkolwiek innym. Intensywny, jaskrawy, jednolity niebieski to barwa niemal całej planety. Wystarczy spojrzeć na powyższe zdjęcie po lewej. Ta fotografia powstała dzięki pracy Teleskopu Hubble’a. I to właśnie ona uformowała nasze wyobrażenia o ostatniej planecie Układu Słonecznego. Niebieski glob z białymi plamami chmur – tak wygląda Neptun. Tylko czy na pewno?

Zdjęcie po prawej to efekt najnowszych obserwacji prowadzonych za pomocą Teleskopu Webba. Na nim Neptun nie jest już równomiernie niebieski. Na skraju planety wyraźnie odcina się cyjanowy pas. Poniżej równika również znajduje się duża cyjanowa plama. Są to zorze polarne, poszukiwane na Neptunie od 36 lat.

Zorze polarne na gazowych olbrzymach

Zorze polarne pojawiają się, gdy pochodzące ze Słońca wysokoenergetyczne cząstki zostają uwięzione w polu magnetycznym planety. Zderzają się z górnymi warstwami atmosfery. Energia uwalniana podczas tych zderzeń tworzy charakterystyczną poświatę.

W 1989 roku w pobliżu Neptuna przelatywała sonda Voyager 2. Sfotografowała ten odległy glob i wówczas po raz pierwszy astronomowie postawili hipotezę, że na Neptunie istnieją zorze. Jednak potwierdzenie tego okazało się niezwykle trudne. Mijały lata, wykazano, że zorze ma Jowisz, Saturn, a także Uran. Co to Neptuna – brakowało dowodu.

Zorze Neptuna sfotografowane dzięki Webbowi

Udało się go zdobyć dopiero dzięki Teleskopowi Webba i jego spektrografowi bliskiej podczerwieni. Obserwacje prowadzone w 2023 roku pozwoliły zobrazować Neptuna, a także jego jonosferę. W tej ostatniej wykryto kation trójwodoru – H₃⁺, cząsteczkę mogącą powstawać w zorzach polarnych. Wątpliwości się rozwiały.

– Jak się okazało, faktyczne zobrazowanie zorzy polarnej na Neptunie było możliwe tylko dzięki wyjątkowej czułości Teleskopu Webba – powiedział Henrik Melin z Uniwersytetu Northumbrii. Melin jest głównym autorem pracy o odkryciu zórz opublikowanej w czasopiśmie „Nature Astronomy”.

Dziwna magnetosfera Neptuna i nowa zagadka

Nowa fotografia Neptuna ma pewną nietypową cechę. Jest nią umiejscowienie uchwyconych przez Webba zórz. Największa cyjanowa plama znajduje się na południe od równika. Gdyby to była Ziemia, wówczas oznaczałoby to, że zorze świecą przede wszystkim nad Ameryką Południową.

Takie umiejscowienie zórz to rezultat dziwacznej magnetosfery tego gazowego olbrzyma, również odkrytej dzięki Voyagerowi w 1989 roku. Okazało się wówczas, że główna oś pola magnetycznego Neptuna jest przesunięta od „pionu” o około 47 stopni w porównaniu do osi obrotu planety. W rezultacie bieguny magnetyczne są wyjątkowo oddalone od geograficznych. Pole magnetyczne jest też wielokrotnie silniejsze niż na Ziemi.

Teoretycznie powinno to pomóc wykryć zorze. Tak się jednak nie stało i to z zaskakującego powodu. Teleskop Webba pomógł ustalić, że z jakiś powodów temperatura górnej atmosfery Neptuna znacząco spadła. – W rzeczywistości temperatura zmierzona w 2023 r. to połowa tej z roku 1989 – mówi Melin.

Przez lata astronomowie przewidywali intensywność zorzy polarnej Neptuna właśnie na podstawie temperatury zarejestrowanej przez Voyagera 2. Znacznie niższa temperatura skutkowałaby słabszą zorzą polarną. Prawdopodobnie dlatego zorza polarna Neptuna pozostawała tak długo niewykryta.

Astronomowie nie wiedzą, co jest przyczyną tego ochłodzenia atmosfery. Będą jej szukać w kolejnej sesji obserwacyjnej z użyciem Teleskopu Webba, zaplanowanej na przyszły rok. Ich celem jest również opracowanie szczegółowej mapy magnetosfery Neptuna.

Źródła: NASA, Nature Astronomy

Nasza autorka

Magdalena Salik
Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Autorka powieści z gatunku fantastyki naukowej, ostatnio wydała „Płomień” i „Wściek”. 