Uma misteriosa mancha escura em Netuno foi detectada na Terra pela primeira vez

Astrônomos usando o Observatório Europeu do Sul Um telescópio muito grande (VLT) identificou uma mancha escura significativa NetunoAtmosférico, com pouco brilho próximo. Esta foi a primeira observação feita por um telescópio terrestre.

Usando o Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul, os astrónomos descobriram uma grande mancha escura na atmosfera de Neptuno, com uma inesperada pequena mancha brilhante adjacente a ela. Esta é a primeira vez que uma mancha negra num planeta foi vista através de um telescópio na Terra. Estas características ocasionais contra o fundo azul da atmosfera de Neptuno são um mistério para os astrónomos, e os novos resultados fornecem mais pistas sobre a sua natureza e origem.

Grandes manchas são características comuns nas atmosferas de planetas gigantes e são as mais famosas Quinta-feiraGrande ponto vermelho. Em Netuno, uma mancha escura foi descoberta pela primeira vez NASAVoyager 2 em 1989 e desapareceu alguns anos depois. “Desde a primeira descoberta de uma mancha escura, sempre me perguntei o que seriam essas características escuras de curta duração e indescritíveis”, diz o professor Patrick Irvine. Universidade de Oxford no Reino Unido e foi o investigador principal do estudo publicado em 24 de agosto Astronomia Natural.

Usando QueCom o Very Large Telescope (VLT), os astrónomos observaram uma grande mancha escura na atmosfera de Neptuno, com uma inesperada pequena mancha brilhante adjacente a ela. Este pequeno vídeo resume suas descobertas. Crédito: ESO

Descobertas de observações

Irwin e a sua equipa usaram dados do VLT do ESO para descartar a possibilidade de as manchas pretas serem causadas pela “claridade” das nuvens. As novas observações indicam que as manchas escuras podem resultar do escurecimento das partículas de ar numa camada abaixo da camada de nevoeiro, principalmente visível, à medida que o gelo e o nevoeiro se misturam na atmosfera de Neptuno.

Chegar a esta conclusão não é uma tarefa fácil porque as manchas escuras não são características permanentes na atmosfera de Netuno. Essa oportunidade surgiu depois da NASA/ESA telescópio espacial Hubble Eles descobriram várias manchas escuras na atmosfera de Netuno, incluindo uma no hemisfério norte do planeta, observada pela primeira vez em 2018. Irvine e a sua equipa começaram imediatamente a trabalhar no seu estudo a partir do zero – com um instrumento adequado a estas observações desafiantes.

Usando o Multi-Unit Spectroscopic Explorer do VLT (Musa), os pesquisadores conseguiram separar a luz solar refletida de Netuno e sua órbita em suas cores componentes, ou comprimentos de onda, para obter um espectro 3D.^[1] Isso significa que eles podem ler o espaço com mais detalhes do que antes. “Estou muito entusiasmado não só por ser o primeiro a detectar uma mancha escura no solo, mas também por poder registar pela primeira vez o espectro de reflectância de tal característica,” diz Irwin.

Importância da análise de espectro

Como diferentes comprimentos de onda sondam diferentes profundidades na atmosfera de Netuno, o espectro permite aos astrônomos determinar melhor a que altura da atmosfera do planeta está a mancha escura. O espectro também forneceu informações sobre a composição química das diferentes camadas da atmosfera, o que deu à equipa pistas sobre a razão pela qual o espaço parecia escuro.

As observações também produziram um resultado surpreendente. “No processo, descobrimos um tipo raro de nuvem profunda e brilhante que nunca foi identificada, mesmo a partir do espaço”, diz o co-autor do estudo Michael Wong. Universidade da California, Berkeley, América. Este tipo raro de nuvem apareceu como uma mancha brilhante perto da Grande Mancha Escura Principal, com os dados do VLT mostrando uma nova “nuvem profunda e brilhante” na atmosfera, no mesmo nível da mancha escura principal. Este é um tipo de feição inteiramente novo em comparação com as nuvens “companheiras” menores de gelo de metano de alta altitude vistas anteriormente.

Esta animação mostra Netuno observado com o instrumento MUSE montado no Very Large Telescope do ESO. Em cada pixel de Netuno, o MUSE separa a luz que chega em suas cores constituintes, ou comprimentos de onda. Isto é semelhante à aquisição simultânea de imagens em milhares de comprimentos de onda diferentes, fornecendo informações valiosas aos astrónomos. Nesta animação, examinamos todos esses diferentes comprimentos de onda e revelamos diferentes características escuras e brilhantes. Com base nos comprimentos de onda em que estas características são mais proeminentes, os astrónomos podem determinar o que as causa e a que profundidade na atmosfera de Neptuno estão localizadas. Crédito: ESO/P. Irwin et al./L. Calça

Implicações para observações futuras

Com a ajuda do VLT do ESO, é agora possível aos astrónomos estudar estas estruturas semelhantes a pontos da Terra. “É um aumento incrível na capacidade da humanidade de observar o universo. No início, só podíamos detectar esses pontos enviando uma espaçonave como a Voyager. Depois, conseguimos removê-los remotamente com o Hubble. Finalmente, a tecnologia avançou para fazer isso. isso do solo”, acrescentou Wong, antes de acrescentar brincando. Conclui: “Isso pode me deixar sem trabalho como observador do Hubble!”

Esta animação mostra Netuno observado com o instrumento MUSE montado no Very Large Telescope do ESO. Em cada pixel de Netuno, o MUSE separa a luz que chega em suas cores constituintes, ou comprimentos de onda. Isto é semelhante à aquisição simultânea de imagens em milhares de comprimentos de onda diferentes, fornecendo informações valiosas aos astrónomos.

A primeira imagem desta animação combina todas as cores capturadas pelo MUSE numa visão “natural” de Netuno, onde uma mancha escura pode ser vista no canto superior direito. Em seguida, observamos imagens em comprimentos de onda específicos: 551 nanômetros (azul), 831 nm (verde) e 848 nm (vermelho); Observe que as cores são apenas para fins de exibição.

A mancha escura é mais proeminente em comprimentos de onda mais curtos (azuis). Junto a esta mancha escura, o MUSE também capturou uma pequena mancha brilhante, vista aqui na imagem do meio apenas a 831 nm e localizada nas profundezas da atmosfera. Este tipo de nuvem profunda e brilhante nunca foi identificada antes no planeta. As imagens também mostram vários pontos brilhantes superficiais em comprimentos de onda mais longos em direção à borda inferior esquerda de Netuno.

Apenas a funcionalidade de óptica adaptativa do VLT, que permite ao MUSE obter imagens cristalinas corrigindo o desfoque causado pela turbulência atmosférica, foi capaz de obter imagens da mancha escura de Neptuno. Para melhor realçar as subtis características escuras e brilhantes do planeta, os astrónomos processaram cuidadosamente os dados do MUSE para obter o que vemos aqui.

Crédito: ESO/P. Irwin et al.

Notas

1. MUSE é um espectrógrafo 3D que permite aos astrônomos observar simultaneamente um objeto astronômico como Netuno. Em cada pixel, o instrumento mede a intensidade da luz em função de sua cor ou comprimento de onda. Os dados resultantes criam um conjunto 3D no qual cada pixel da imagem contém todo o espectro de luz. No total, o MUSE mede mais de 3.500 cores. O instrumento foi projetado para aproveitar a óptica adaptativa, que corrige a turbulência na atmosfera da Terra, resultando em imagens mais nítidas do que seria possível de outra forma. Sem a combinação destas características, seria impossível estudar a mancha escura de Neptuno a partir do solo.

Referência: Patrick GJ Irwin, Jack Dobinson, Arjuna James, Michael H. Wong, Lee N. Fletcher, Michael D. Romano, Nicolau A. Deanby, Daniel Toledo, Glenn S. Orton, James Perez-Holz, Agustin Sanchez-LaVega, Lawrence Sromowski, Amy A. Simon, Raul Morales-Juberías, Imke de Pater e Stadia L. Cozinheiro, 24 de agosto, Astronomia Natural.
DOI: 10.1038/s41550-023-02047-0

Comitê Patrick GJ Irwin (Universidade de Oxford, Reino Unido [Oxford]), Jack Dobinson (Oxford), Arjuna James (Oxford), Michael H. Wong (Universidade da Califórnia, EUA [Berkeley]), Lee N. Fletcher (Universidade de Leicester, Reino Unido [Leicester]), Michael D. Roman (Leicester), Nicholas A. Deanby (Universidade de BristolReino Unido), Daniel Toledo (Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial, Espanha), Glenn S. Orton (Laboratório de Propulsão a Jato, EUA), Santiago Pérez-Hoyos (Universidade do País Basco, Espanha). [UPV/EHU]Agustín Sánchez LaVega (UPV/EHU), Lawrence Sromowski (Universidade de Wisconsin, EUA), Amy Simon (Divisão de Estudos da Família Solar, NASA Goddard Space Flight Center, EUA) e Raul Morales-Juberias (Instituto de Tecnologia do Novo México, EUA) . ), Imke de Pater (Berkeley) e Stadia L. Cozinhar (Universidade ColumbiaAmérica).