Впервые космический телескоп «Джеймс Уэбб» непосредственно наблюдал полярные сияния на Нептуне. Это явление хорошо известно на других планетах Солнечной системы, помимо нашей, таких как Юпитер, Сатурн и Уран, но до сих пор оставалось неуловимым в случае с Нептуном. Полярные сияния возникают, когда энергичные частицы, часто от Солнца, задерживаются в магнитном поле планеты и ударяются о ее верхние слои атмосферы, вызывая яркое излучение. Эти наблюдения были проведены в июне 2023 года с помощью спектрографа ближнего инфракрасного диапазона NIRSpec космического телескопа «Джеймс Уэбб». Полученные данные позволили получить детальное изображение планеты и спектр ее верхней атмосферы. Нептунианские полярные сияния Благодаря NIRSpec была обнаружена очень интенсивная эмиссия тригидрогенного катиона (H₃⁺), типичного химического индикатора полярных сияний. Этот ион образуется при взаимодействии заряженных частиц с ионосферой, и его присутствие было четко выделено на снимках «Уэбба», где полярные сияния показаны в виде пятен голубого цвета.

Изображение Нептуна, совмещенное с данными телескопов «Хаббл» и «Джеймс Уэбб». Голубые пятна, представляющие полярное сияние и белые облака, являются данными спектрографа NIRSpec Уэбба, наложенными на полное изображение планеты, полученное с помощью широкоугольной камеры 3 телескопа «Хаббл».

Однако, в отличие от Земли или Юпитера, нептунианские полярные сияния возникают не на географических полюсах, а в промежуточных широтах. Эта особенность связана со сложной структурой магнитного поля планеты, обнаруженной в 1989 году зондом «Вояджер-2». Поле Нептуна наклонено примерно на 47 градусов относительно оси вращения, а также значительно смещено относительно центра планеты. Это смещение приводит к тому, что линии магнитного поля соединяются с атмосферой в неполярных областях, вызывая полярные сияния в неожиданных местах. Более холодная атмосфера, чем ожидалось Помимо обнаружения полярных сияний, «Уэбб» впервые со времен пролета «Вояджера-2» смог измерить температуру верхних слоев атмосферы Нептуна. Результаты показали значительное охлаждение по сравнению с предыдущими оценками, потеря температуры составила несколько сотен градусов. Такое понижение температуры — одна из главных причин, почему полярные сияния на Нептуне было так трудно обнаружить в прошлом: холодная ионосфера испускает меньше излучения и делает явление менее заметным даже для самых чувствительных приборов. До сих пор астрономы пытались предсказать интенсивность полярных сияний на Нептуне, основываясь на данных «Вояджера-2», но без прямой обратной связи. Новые наблюдения показывают, что атмосфера планеты может претерпевать значительные изменения, несмотря на ее удаленность от Солнца (более чем в 30 раз превышающую расстояние между Землей и Солнцем). Эти изменения ставят новые вопросы о динамике атмосферы и взаимодействии с солнечным ветром на больших расстояниях. Теперь ученые надеются наблюдать за Нептуном в течение всего солнечного цикла, который длится около 11 лет, чтобы понять, как колебания активности Солнца влияют на планету. Такие наблюдения также могут дать новые подсказки о происхождении магнитного поля Нептуна и его сложной геометрии. Таким образом, открытие открывает новое окно в понимание ледяных гигантов — планет, которые все еще мало изучены, но имеют фундаментальное значение для распространения моделей атмосферной и магнитной эволюции на внесолнечные планетные системы.

Источник: New-Science.ru https://new-science.ru/dzhejms-uebb-vpervye-sfotografiroval-polyarnye-siyaniya-na-neptune/