Descubriendo por primera vez desde la Tierra una misteriosa mancha oscura en el planeta Neptuno

Los astrónomos utilizan el Observatorio Europeo Austral Un telescopio muy grande (VLT) Identifiqué una gran mancha oscura en Neptunoatmósfera, con un punto brillante adyacente más pequeño. Esta es la primera observación de este tipo realizada con un telescopio terrestre.

Utilizando el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral, los astrónomos han observado una gran mancha oscura en la atmósfera de Neptuno, con una inesperada mancha brillante más pequeña junto a ella. Esta es la primera vez que se observa una mancha oscura en este planeta utilizando un telescopio en la Tierra. Estas características ocasionales de fondo azul en la atmósfera de Neptuno son un misterio para los astrónomos, y los nuevos hallazgos proporcionan más pistas sobre su naturaleza y origen.

Las grandes manchas son características comunes en las atmósferas de los planetas gigantes, las más famosas de las cuales son JúpiterLa Gran Mancha Roja. La mancha oscura fue descubierta por primera vez en el planeta Neptuno. NASAVoyager 2 en 1989, antes de desaparecer unos años después. “Desde el primer descubrimiento de la mancha oscura, siempre me he preguntado qué son estas características oscuras esquivas y de corta duración”, dice Patrick Irwin, profesor de la UCLA. Universidad de Oxford en el Reino Unido como investigador principal del estudio publicado el 24 de agosto Naturaleza Astronomía.

Usar Yo asiUtilizando el Very Large Telescope (VLT), los astrónomos han observado una gran mancha oscura en la atmósfera de Neptuno, con una inesperada mancha brillante más pequeña adyacente a ella. Este breve vídeo resume su descubrimiento. Crédito: ISO

Resultados de notas

Irwin y su equipo utilizaron datos del VLT del Observatorio Europeo Austral para descartar la posibilidad de que las manchas oscuras fueran causadas por el “aclaramiento” de las nubes. Las nuevas observaciones sugieren, en cambio, que las manchas oscuras son probablemente el resultado de partículas de aire oscuro en una capa debajo de la principal capa de neblina visible, donde el hielo y la neblina se mezclan en la atmósfera de Neptuno.

Llegar a esta conclusión no fue fácil porque las manchas oscuras no son características permanentes de la atmósfera de Neptuno y los astrónomos no habían podido estudiarlas con suficiente detalle antes. La oportunidad llegó después de que NASA/ESA telescopio espacial Hubble Detectó varios puntos oscuros en la atmósfera de Neptuno, incluido uno en el hemisferio norte del planeta que se detectó por primera vez en 2018. Irwin y su equipo inmediatamente se pusieron a trabajar estudiándolos desde la Tierra, utilizando un instrumento ideal para estas difíciles observaciones.

Usando el explorador espectral de unidades múltiples del VLT (contemplación), los investigadores pudieron dividir la luz solar reflejada por Neptuno y su mancha en los colores que la componen, o longitudes de onda, y obtener un espectro tridimensional.^[1] Esto significa que pueden estudiar un lugar con más detalle que antes. “Estoy muy contento de haber podido no sólo detectar la primera mancha oscura de la Tierra, sino también registrar por primera vez el espectro de reflectancia de una característica de este tipo”, afirma Irwin.

Esta imagen muestra el planeta Neptuno detectado por el instrumento MUSE en el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral. En cada píxel dentro de Neptuno, MUSE divide la luz entrante en los colores o longitudes de onda que la componen. Esto es como adquirir imágenes de miles de longitudes de onda diferentes a la vez, lo que proporciona una gran cantidad de información valiosa para los astrónomos. Esta imagen combina todos los colores capturados por MUSE en una vista “normal” de Neptuno, donde se puede ver una mancha oscura en la esquina superior derecha. Crédito: ISO/B. Irwin et al.

La importancia del análisis del espectro.

Debido a que diferentes longitudes de onda exploran diferentes profundidades en la atmósfera de Neptuno, tener un espectrómetro permitió a los astrónomos determinar mejor a qué altitud se encuentra la mancha oscura en la atmósfera del planeta. El espectro también proporcionó información sobre la composición química de las diferentes capas de la atmósfera, dando al equipo pistas sobre por qué la mancha parece tan oscura.

Las observaciones también proporcionaron un resultado sorprendente. “En el proceso, descubrimos un tipo raro de nube brillante y profunda que no había sido identificada antes, ni siquiera desde el espacio”, dijo el coautor del estudio Michael Wong, investigador del Centro de Investigación Espacial del Instituto Tecnológico de Massachusetts. Universidad de California, Berkeley, Estados Unidos de América. Este raro tipo de nube apareció como un punto brillante junto a la mancha oscura principal más grande, y los datos del VLT muestran que la nueva “nube profunda y brillante” estaba al mismo nivel en la atmósfera que la mancha oscura principal. Esto significa que son un tipo de característica completamente nueva en comparación con las pequeñas nubes “compañeras” de hielo de metano a gran altura que se observaron anteriormente.

Esta animación muestra el planeta Neptuno observado con el instrumento MUSE en el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral. En cada píxel dentro de Neptuno, MUSE divide la luz entrante en los colores o longitudes de onda que la componen. Esto es como adquirir imágenes de miles de longitudes de onda diferentes a la vez, lo que proporciona una gran cantidad de información valiosa para los astrónomos. En esta animación, escaneamos todas estas diferentes longitudes de onda, revelando diferentes características oscuras y brillantes. Basándose en las longitudes de onda en las que estas características son más prominentes, los astrónomos pueden determinar qué las causa y a qué profundidad dentro de la atmósfera de Neptuno. Crédito: ISO/B. Irwin et al./L. calzada

Implicaciones para futuras observaciones.

Con la ayuda del telescopio VLT del Observatorio Europeo Austral, ahora es posible para los astrónomos estudiar las características de dichas manchas desde la Tierra. “Este es un aumento sorprendente en la capacidad de la humanidad para observar el universo. Al principio, sólo podíamos detectar estos puntos enviando allí naves espaciales, como la Voyager. Luego obtuvimos la capacidad de observarlos desde la distancia utilizando el Hubble”. “Esto podría dejarme sin trabajo como observador del Hubble”.

Esta animación muestra el planeta Neptuno observado con el instrumento MUSE en el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral. En cada píxel dentro de Neptuno, MUSE divide la luz entrante en los colores o longitudes de onda que la componen. Esto es como adquirir imágenes de miles de longitudes de onda diferentes a la vez, lo que proporciona una gran cantidad de información valiosa para los astrónomos.

La primera imagen de esta animación combina todos los colores capturados por MUSE en una vista “normal” de Neptuno, donde se puede ver una mancha oscura en la esquina superior derecha. Luego vemos imágenes con longitudes de onda específicas: 551 nm (azul), 831 nm (verde) y 848 nm (rojo); Tenga en cuenta que los colores son sólo indicativos, con fines de visualización.

La mancha oscura es más prominente en longitudes de onda más cortas (más azules). Junto a esta mancha oscura, MUSE también capturó una pequeña mancha brillante, visible sólo aquí en la imagen central a 831 nm y ubicada en lo profundo de la atmósfera. Este tipo de nube profunda y brillante no había sido identificada antes en este planeta. Las imágenes también muestran varios otros puntos brillantes menos profundos hacia el borde inferior izquierdo de Neptuno, vistos en longitudes de onda largas.

Obtener imágenes de la mancha oscura de Neptuno desde la Tierra sólo fue posible gracias a la Instalación de Óptica Adaptativa del VLT, que corrige la borrosidad causada por la turbulencia atmosférica y permite a MUSE obtener imágenes nítidas. Para resaltar mejor las características oscuras y brillantes del planeta, los astrónomos procesaron cuidadosamente los datos de MUSE y obtuvieron lo que ves aquí.

Crédito: ISO/B. Irwin et al.

notas

1. MUSE es un espectrograma 3D que permite a los astrónomos observar un objeto astronómico completo, como Neptuno, a la vez. En cada píxel, el dispositivo mide la intensidad de la luz en función del color o la longitud de onda. Los datos resultantes forman una matriz 3D en la que cada píxel de la imagen contiene un espectro completo de luz. En total, MUSE mide más de 3.500 colores. El instrumento está diseñado para aprovechar la óptica adaptativa, que corrige las turbulencias en la atmósfera terrestre, lo que da como resultado imágenes más nítidas de lo que es posible. Sin esta combinación de características, no habría sido posible estudiar la mancha oscura de Neptuno desde la Tierra.

Referencia: “Determinación espectroscópica del color y la estructura vertical de las manchas oscuras en la atmósfera de Neptuno” por Patrick JG Irwin, Jack Dobinson, Arjuna James, Michael H. Wong, Lee N. Fletcher, Michael T. Roman, Nicholas A. Tenby, Daniel Toledo, Glen S Orton, Santiago Pérez Hoyos, Augustin Sánchez Lavega, Lawrence Srumofsky, Amy A. Simon, Raúl Morales Guberias, Emke De Pater y Statia L. Cook, 24 de agosto de 2023, disponible aquí. Naturaleza Astronomía.
doi: 10.1038/s41550-023-02047-0

El equipo está formado por Patrick JG Irwin (Universidad de Oxford, Reino Unido). [Oxford]), Jack Dobinson (Oxford), Arjuna James (Oxford), Michael H. Wong (Universidad de California, EE. UU.) [Berkeley]), Lee N Fletcher (Universidad de Leicester, Reino Unido [Leicester]), Michael T. Roman (Ciudad de Leicester), Nicholas A. tenby (Universidad de Bristol, Reino Unido), Daniel Toledo (Instituto Nacional de Aeronáutica y Tecnología Espacial, España), Glenn S. Orton (JPL, EE.UU.), Santiago Pérez Hoyos (Universidad del País Vasco, España [UPV/EHU]), Agustín Sánchez-Lavega (UPV/EHU), Lawrence Syromovsky (Universidad de Wisconsin, EE.UU.), Amy Simon (División de Exploración del Sistema Solar, Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, EE.UU.), Raúl Morales-Jubillas (Instituto Tecnológico de Nuevo México, EE.UU. ), Emke D. Pater (Berkeley) y Statia L. Cook (Universidad de ColombiaEstados Unidos de América).