Um estudo revela que tanto Netuno quanto Urano são de cor azul esverdeada, e não o azul profundo e o ciano claro que se acreditava anteriormente. Dados de telescópios modernos têm sido usados para corrigir essas interpretações históricas de cores erradas. Crédito: Patrick Irwin, editado
Uma pesquisa recente liderada pelo professor Patrick Irwin mostra que Netuno E Urano Ambos têm tons verdes e azuis semelhantes, desafiando as percepções anteriores de suas cores. O estudo utilizou dados de telescópios modernos para corrigir erros históricos de cores e explicar pequenas mudanças de cores na órbita de Urano.
Netuno gosta de ser de um azul rico e Urano de um verde – mas um novo estudo revelou que os dois gigantes gelados têm cores muito mais próximas do que normalmente se pensa.
As sombras exatas dos planetas foram confirmadas com a ajuda de pesquisas lideradas pelo Professor Patrick Irvine. Universidade de OxfordFoi publicado hoje nos Avisos Mensais da Royal Astronomical Society.
Embora se acredite comumente que Netuno seja de um azul profundo e Urano tenha uma aparência ciano pálido, ele e sua equipe descobriram que os dois mundos têm, na verdade, um tom semelhante de azul esverdeado.
As imagens da Voyager 2/ISS de Urano e Netuno, divulgadas após os sobrevôos da Voyager 2 em 1986 e 1989, respectivamente, em comparação com o reprocessamento das imagens de filtro separadas neste estudo, determinaram uma melhor estimativa das verdadeiras cores desses planetas. Crédito: Patrick Irwin
Equívocos sobre cores planetárias
Os astrónomos sabem há muito tempo que a maioria das imagens modernas dos dois planetas não refletem com precisão as suas verdadeiras cores.
Durante o século XX, surgiu um equívoco à medida que imagens dos dois planetas eram capturadas – incluindo NASAA missão Voyager 2, a única nave espacial que passou por esses mundos, gravou imagens em cores discretas.
As imagens de cor única foram então recombinadas para criar imagens de cores misturadas, que nem sempre eram balanceadas com precisão para obter uma imagem de cores “verdadeiras” e – especialmente no caso de Netuno – muitas vezes tornavam-se “muito azuis”.
Urano visto pelo HST/WFC3 de 2015-2022. Durante esta sequência, o Pólo Norte verde claro oscila em direção ao Sol e à Terra. Nestas imagens, as linhas do equador e da latitude estão marcadas em 35N e 35S. Crédito: Patrick Irwin
Além disso, as primeiras imagens de Netuno da Voyager 2 foram fortemente melhoradas em contraste para revelar melhor as nuvens, faixas e ventos que moldam a nossa visão moderna de Netuno.
O professor Irwin disse: “Enquanto as imagens familiares de Urano da Voyager 2 foram divulgadas em uma forma próxima da cor 'verdadeira', as imagens de Netuno foram na verdade esticadas e aprimoradas e, portanto, artificialmente muito mais azuis.”
“Embora a cor artificialmente saturada fosse conhecida entre os cientistas planetários da época – as imagens foram publicadas com legendas explicando-a – a distinção foi perdida com o tempo.”
“Ao aplicar o nosso modelo aos dados originais, conseguimos reproduzir uma representação muito precisa da cor de Netuno e de Urano.”
Esclarecendo cores verdadeiras por meio de pesquisas modernas
No novo estudo, os pesquisadores usaram os dados telescópio espacial HubbleEspectrógrafo de imagem do telescópio espacial (STIS) e explorador espectroscópico multi-unidade (Musa) no Observatório Europeu do Sul Um telescópio muito grande. Em ambos os instrumentos, cada pixel é um espectro contínuo.
Isto significa que as observações STIS e MUSE podem ser processadas de forma inequívoca para determinar a verdadeira cor aparente de Urano e Netuno.
Os pesquisadores usaram esses dados para reequilibrar imagens coloridas compostas registradas pela câmera Voyager 2 e pela Wide Field Camera 3 (WFC3) do Telescópio Espacial Hubble.
Isto revelou que Urano e Netuno são, na verdade, tons semelhantes de azul esverdeado. A principal diferença é que Netuno tem um leve toque de azul, que o modelo revela ser devido à fina camada de neblina do planeta.
Uma animação das mudanças sazonais em Urano ao longo de dois anos de Urano (um ano de Urano equivale a 84,02 anos terrestres), vai de 1900 a 2068 e começa pouco antes do solstício de verão do sul, quando o pólo sul de Urano aponta quase diretamente em direção ao Sol.
O disco da esquerda mostra a aparência de Urano a olho nu, enquanto o disco da direita foi aprimorado para tornar as características atmosféricas mais claras. Nesta animação, a rotação de Urano foi reduzida mais de 3.000 vezes para que a rotação do planeta possa ser vista e nuvens de tempestade individuais possam ser vistas movendo-se através do disco do planeta.
À medida que o planeta se aproxima dos seus solstícios, a pálida “capa” polar de opacidade das nuvens e a redução da abundância de metano podem ser vistas preenchendo uma maior parte do disco do planeta, levando a mudanças sazonais na cor geral do planeta.
A mudança no tamanho do disco de Urano é causada pela mudança da distância de Urano ao Sol durante sua órbita.
Crédito: Patrick Irwin, Universidade de Oxford
Explicando as variações de cores de Urano
O estudo também responde ao antigo mistério de por que a cor de Urano muda tão pouco durante a sua órbita de 84 anos em torno do Sol.
Os autores chegaram às suas conclusões depois de compararem primeiro as imagens do gigante gelado com as medições do seu brilho registadas pelo Observatório Lowell, no Arizona, entre 1950 e 2016, nos comprimentos de onda azul e verde.
Estas medições mostram que Urano parece ligeiramente mais verde nos seus solstícios (ou seja, verão e inverno), quando um dos pólos do planeta aponta para a nossa estrela. Mas durante o seu equinócio – quando o Sol está acima do equador – tem uma tonalidade um pouco mais azulada.
Sabia-se que isso se devia ao fato de Urano ter um ciclo muito incomum.
Ele efetivamente gira de lado durante sua órbita, o que significa que durante os solstícios do planeta seu pólo norte ou sul aponta quase diretamente para o Sol e a Terra.
Isto é importante porque quaisquer alterações na refletividade das regiões polares podem ter um grande efeito no brilho geral de Urano visto do nosso planeta.
Os astrónomos não sabem ao certo como ou porquê esta reflexão varia.
Isto levou os investigadores a desenvolver um modelo que comparava os espectros das regiões polares de Urano com os das suas regiões equatoriais.
Ele descobriu que as regiões polares têm maior refletância nos comprimentos de onda verde e vermelho do que nos comprimentos de onda azuis porque o metano que absorve vermelho é metade da abundância perto dos pólos do que perto do equador.
No entanto, isto não foi suficiente para explicar completamente a mudança de cor, pelo que os investigadores adicionaram uma nova variável ao modelo na forma de uma ‘capa’ de nevoeiro gradualmente espessado, anteriormente visto no verão, quando os raios do Sol eram o planeta polar. . Passando do equinócio para o solstício.
Os astrónomos pensam que é feito de partículas de gelo de metano.
Quando simuladas no modelo, as partículas de gelo aumentaram ainda mais a refletância nos pólos nos comprimentos de onda verde e vermelho, fornecendo uma explicação para o motivo pelo qual Urano é verde no solstício.
O professor Irvine disse: “Este é o primeiro estudo a combinar um modelo quantitativo com dados de imagem para explicar por que a cor de Urano muda durante a sua órbita”.
“Desta forma, demonstramos que Urano é mais verde no solstício devido à abundância reduzida de metano nas regiões polares e ao espessamento das partículas de gelo de metano que espalham brilho.”
A doutora Heidi Hammel, da Associação de Universidades para Pesquisa Astronômica (AURA), que estudou Netuno e Urano por décadas, mas não esteve envolvida no estudo, disse: “Os mal-entendidos sobre a cor de Netuno e as mudanças incomuns de cor de Urano enganaram nós há décadas. Este estudo abrangente finalmente resolve ambas as questões.”
Estudo futuro e pesquisa de acompanhamento
Os gigantes gelados Urano e Netuno são um lugar emocionante para futuros exploradores robóticos desenvolverem o legado da Voyager na década de 1980.
O professor Lee Fletcher, cientista planetário da Universidade de Leicester e coautor do novo estudo, disse: “Uma missão para explorar o sistema uraniano – desde a sua peculiar atmosfera sazonal até aos seus diversos anéis e luas – é uma alta prioridade para agências espaciais nas próximas décadas.”
No entanto, mesmo exploradores planetários de longa vida em órbita ao redor de Urano capturarão apenas um pequeno instantâneo do ano uraniano.
“Estudos baseados na Terra como estes, que mostram como a aparência e a cor de Urano mudaram ao longo das décadas em resposta às diferentes estações do Sistema Solar, serão essenciais para colocar as descobertas desta futura missão num contexto mais amplo,” acrescentou o professor Fletcher.
Referência: “Modelando o ciclo sazonal de cor e tamanho de Urano e comparando-o com Netuno” Patrick GJ Irwin, Jack Dobinson, Arjuna James, Nicholas A Deanby, Amy A Simon, Lee N Fletcher, Michael T Roman, Glenn S Orton, Michael H Wong, Daniel Toledo, por Santiago Perez-Hoyos e Julie Peck, 12 de setembro de 2023, Avisos mensais da Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stad3761