Загадочное темное пятно на Нептуне впервые обнаружено с Земли

Астрономы используют Европейскую южную обсерваторию Очень большой телескоп (VLT) обнаружил значительное темное пятно НептунАтмосферно, с небольшим ярким пятном поблизости. Это было первое наблюдение, сделанное наземным телескопом.

Используя Очень Большой Телескоп (VLT) Европейской Южной Обсерватории, астрономы обнаружили большое темное пятно в атмосфере Нептуна и неожиданно маленькое яркое пятно, примыкающее к нему. Это первый раз, когда черное пятно на планете было замечено в телескоп на Земле. Эти случайные особенности на синем фоне атмосферы Нептуна являются загадкой для астрономов, и новые результаты дают больше подсказок об их природе и происхождении.

Большие пятна являются обычным явлением в атмосферах планет-гигантов и являются наиболее известными ЧетвергБольшая красная точка. На Нептуне впервые обнаружено темное пятно НАСА«Вояджер-2» в 1989 году и исчез через несколько лет. «С момента первого открытия темного пятна я всегда задавался вопросом, что это за недолговечные и неуловимые темные пятна», — говорит профессор Патрик Ирвин. Оксфордский университет в Великобритании и был главным исследователем исследования, опубликованного 24 августа. Естественная астрономия.

С использованием ЧтоС помощью Очень Большого Телескопа (VLT) астрономы наблюдали большое темное пятно в атмосфере Нептуна и неожиданно маленькое яркое пятно, примыкающее к нему. В этом коротком видео суммируются их выводы. 1 кредит

Результаты наблюдений

Ирвин и его команда использовали данные VLT ESO, чтобы исключить возможность того, что черные пятна вызваны «ясностью» облаков. Новые наблюдения показывают, что темные пятна могут возникнуть в результате затемнения частиц воздуха в слое ниже видимого слоя тумана, когда в атмосфере Нептуна смешиваются лед и туман.

Прийти к такому выводу – непростая задача, поскольку темные пятна не являются постоянными чертами атмосферы Нептуна. Эта возможность появилась после того, как НАСА/ЕКА Космический телескоп Хаббл Они обнаружили несколько темных пятен в атмосфере Нептуна, в том числе одно в северном полушарии планеты, которое впервые наблюдалось в 2018 году. Ирвин и его команда немедленно приступили к изучению этого явления с нуля, используя инструмент, хорошо подходящий для этих сложных наблюдений.

Использование многоблочного спектроскопического обозревателя VLT (Муза), исследователи смогли разделить отраженный солнечный свет от Нептуна и его орбиты на составляющие цвета или длины волн, чтобы получить трехмерный спектр.^[1] Это означает, что они могут читать пространство более детально, чем раньше. «Я очень рад не только тому, что первым обнаружил темное пятно с земли, но и возможности впервые записать спектр отражения такого объекта», — говорит Ирвин.

На этом изображении изображен Нептун, видимый с помощью инструмента MUSE на Очень Большом Телескопе ESO. В каждом пикселе Нептуна MUSE разделяет падающий свет на составляющие его цвета или длины волн. Это похоже на одновременное получение изображений на тысячах различных длин волн, что дает астрономам ценную информацию. Это изображение объединяет все цвета, снятые MUSE, в «естественный» вид Нептуна, где в правом верхнем углу можно увидеть темное пятно. Фото: ESO/P. Ирвин и др.

Важность спектрального анализа

Поскольку разные длины волн исследуют разные глубины атмосферы Нептуна, спектр позволяет астрономам лучше определить, насколько высоко в атмосфере планеты находится темное пятно. Спектр также предоставил информацию о химическом составе различных слоев атмосферы, что дало команде подсказку о том, почему космос кажется темным.

Наблюдения также дали удивительный результат. «В процессе мы обнаружили редкий тип глубокого яркого облака, которое никогда не было идентифицировано даже из космоса», — говорит соавтор исследования Майкл Вонг. Калифорнийский университет, Беркли, Америка. Этот редкий тип облаков появился в виде яркого пятна возле Большого Главного Темного Пятна, а данные VLT показали новое «глубокое яркое облако» в атмосфере на том же уровне, что и главное темное пятно. Это совершенно новый тип объектов по сравнению с меньшими облаками-компаньонами из высокогорного метанового льда, которые видели раньше.

На этой анимации показано наблюдение Нептуна с помощью инструмента MUSE на Очень Большом Телескопе ESO. В каждом пикселе Нептуна MUSE разделяет падающий свет на составляющие его цвета или длины волн. Это похоже на одновременное получение изображений на тысячах различных длин волн, что дает астрономам ценную информацию. В этой анимации мы сканируем все эти разные длины волн и выявляем разные темные и яркие детали. Основываясь на длинах волн, на которых эти особенности наиболее заметны, астрономы могут определить, что их вызывает и насколько глубоко в атмосфере Нептуна они расположены. Фото: ESO/P. Ирвин и др./Л. Брюки

Последствия для будущих наблюдений

С помощью VLT ESO астрономы теперь могут изучать эти точечные образования с Земли. «Это удивительное расширение возможностей человечества наблюдать Вселенную. Сначала мы могли обнаружить эти точки, только отправив космический корабль, такой как «Вояджер». Затем мы получили возможность снимать их удаленно с помощью Хаббла. Наконец, технология продвинулась, чтобы сделать это. это с земли», — добавил Вонг, прежде чем в шутку добавить. Заключает: «Это может лишить меня работы в качестве наблюдателя Хаббла!»

На этой анимации показано наблюдение Нептуна с помощью инструмента MUSE на Очень Большом Телескопе ESO. В каждом пикселе Нептуна MUSE разделяет падающий свет на составляющие его цвета или длины волн. Это похоже на одновременное получение изображений на тысячах различных длин волн, что дает астрономам ценную информацию.

Первое изображение в этой анимации объединяет все цвета, снятые MUSE, в «естественный» вид Нептуна, где в правом верхнем углу можно увидеть темное пятно. Затем мы смотрим на изображения на определенных длинах волн: 551 нанометр (синий), 831 нм (зеленый) и 848 нм (красный); Обратите внимание, что цвета предназначены только для отображения.

Темное пятно наиболее заметно на более коротких (синих) длинах волн. Рядом с этим темным пятном MUSE также запечатлел небольшое яркое пятно, видимое здесь, на среднем изображении, только на длине волны 831 нм и расположенное глубоко в атмосфере. Этот тип глубокого яркого облака никогда раньше не обнаруживался на планете. На изображениях также видно несколько неглубоких ярких пятен на более длинных волнах в направлении нижнего левого края Нептуна.

Только система адаптивной оптики VLT, которая позволяет MUSE получать кристально чистые изображения за счет коррекции размытия, вызванного атмосферной турбулентностью, смогла получить изображение темного пятна Нептуна. Чтобы лучше выделить тонкие темные и яркие особенности планеты, астрономы тщательно обработали данные MUSE и получили то, что вы видите здесь.

Фото: ESO/P. Ирвин и др.

Примечания

1. MUSE — это 3D-спектрограф, который позволяет астрономам одновременно наблюдать такой астрономический объект, как Нептун. В каждом пикселе прибор измеряет интенсивность света в зависимости от его цвета или длины волны. Полученные данные создают 3D-набор, в котором каждый пиксель изображения содержит весь спектр света. Всего MUSE измеряет более 3500 цветов. Прибор спроектирован с учетом преимуществ адаптивной оптики, которая корректирует турбулентность в атмосфере Земли, в результате чего изображения получаются более четкими, чем это возможно в противном случае. Без совокупности этих особенностей изучение темного пятна Нептуна с земли было бы невозможно.

Источник: Патрик Дж.Дж. Ирвин, Джек Добинсон, Арджуна Джеймс, Майкл Х. Вонг, Ли Н. Флетчер, Майкл Д. Роман, Николай А. Динби, Дэниэл Толедо, Гленн С. Ортон, Джеймс Перес-Хольц, Агустин Санчес-ЛаВега, Лоуренс Сромовски, Эми А. Саймон, Рауль Моралес-Юбериас, Имке де Патер и Стадиа Л. Кук, 24 августа, Естественная астрономия.
DOI: 10.1038/s41550-023-02047-0

Комитет Патрик Г.Дж. Ирвин (Оксфордский университет, Великобритания) [Oxford]), Джек Добинсон (Оксфорд), Арджуна Джеймс (Оксфорд), Майкл Х. Вонг (Калифорнийский университет, США) [Berkeley]), Ли Н. Флетчер (Университет Лестера, Великобритания) [Leicester]), Майкл Д. Роман (Лестер), Николас А. Динби (Бристольский университетВеликобритания), Даниэль Толедо (Национальный институт аэрокосмической техники, Испания), Гленн С. Ортон (Лаборатория реактивного движения, США), Сантьяго Перес-Ойос (Университет Страны Басков, Испания). [UPV/EHU]Агустин Санчес ЛаВега (UPV/EHU), Лоуренс Сромовски (Университет Висконсина, США), Эми Саймон (Отдел исследований солнечной семьи, Центр космических полетов имени Годдарда НАСА, США) и Рауль Моралес-Хубериас (Технологический институт Нью-Мексико, США) . ), Имке де Патер (Беркли) и Стадиа Л. Готовить (Колумбийский университетАмерика).