Нові зображення показують, як насправді виглядають Нептун і Уран

Нептун відомий насичено-блакитним, а Уран – зеленим, але нове дослідження показало, що два крижаних гіганти насправді набагато ближчі за кольором, ніж заведено вважати. Правильні відтінки планет були підтверджені за допомогою дослідження під керівництвом професора Патріка Ірвіна з Оксфордського університету, яке було опубліковано сьогодні в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Він і його команда виявили, що обидва світи насправді мають схожий відтінок зеленувато-блакитного, незважаючи на поширену думку про те, що Нептун має насичений блакитний колір, а Уран має блідо-блакитний колір. Астрономи давно знають, що більшість сучасних зображень двох планет не точно відображають їхні справжні кольори. Помилкове уявлення виникло через те, що зображення обох планет, зроблені у 20-му столітті, включно з місією NASA «Вояджер-2», єдиним космічним кораблем, який пролетів повз ці світи, робили зображення в різних кольорах.

Пізніше одноколірні зображення були повторно об’єднані для створення комбінованих кольорових зображень, які не завжди були точно збалансовані для отримання «справжнього» кольорового зображення, і, зокрема у випадку Нептуна, часто робилися «надто синіми».

Крім того, ранні зображення Нептуна з «Вояджера-2» були сильно підсилені контрастом, щоб краще виявити хмари, смуги та вітри, які формують наш сучасний погляд на Нептун.

Професор Ірвін сказав: «Хоча знайомі зображення Урана з «Вояджера-2» були опубліковані у формі, ближчій до «справжнього» кольору, зображення Нептуна насправді були розтягнуті та покращені, а отже, зроблені штучно занадто синіми. Незважаючи на те, що штучно насичений колір був відомий у той час серед планетологів — і зображення були оприлюднені з підписами, які пояснювали це — ця відмінність з часом втратилася. Застосувавши нашу модель до вихідних даних, ми змогли відновити найточніше представлення кольору. як Нептуна, так і Урана».

У новому дослідженні дослідники використовували дані зі спектрографа зображення космічного телескопа Хаббл (STIS) і спектроскопічного дослідника Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) на Дуже великому телескопі Європейської південної обсерваторії. В обох інструментах кожен піксель є безперервним спектром кольорів.

Це означає, що спостереження STIS і MUSE можуть бути однозначно оброблені для визначення справжнього видимого кольору Урана і Нептуна. Дослідники використовували ці дані, щоб відновити баланс композитних кольорових зображень, записаних камерою «Вояджер-2», а також камерою Wide Field Camera 3 (WFC3) космічного телескопа Хаббла.

Це показало, що Уран і Нептун насправді мають досить схожий відтінок зеленувато-блакитного. Основна відмінність полягає в тому, що Нептун має легкий натяк на додатковий блакитний колір, який, як показує модель, пов’язаний із тоншим шаром серпанку на цій планеті.

Дослідження також дає відповідь на давню загадку про те, чому колір Урана трохи змінюється протягом його 84-річної орбіти навколо Сонця. Автори дійшли такого висновку після того, як спочатку порівняли зображення крижаного гіганта з вимірюваннями його яскравості, які були записані обсерваторією Лоуелл в Арізоні в 1950–2016 роках у синьому та зеленому діапазонах.

Ці вимірювання показали, що Уран виглядає трохи зеленішим під час свого сонцестояння (тобто влітку та взимку), коли один із полюсів планети спрямований до нашої зірки. Але під час рівнодення — коли сонце знаходиться над екватором — воно має дещо синіший відтінок.

Відомо, що частково це пояснюється незвичайним обертанням Урана. Вона фактично обертається майже на боці під час своєї орбіти, тобто під час сонцестоянь планети її північний або південний полюс вказує майже прямо на Сонце та Землю. Це важливо, кажуть автори, оскільки будь-які зміни відбивної здатності полярних регіонів матимуть великий вплив на загальну яскравість Урана, якщо дивитися з нашої планети.

Що астрономи були менш ясними, так це те, як і чому ця здатність відбиття відрізняється. Це спонукало дослідників до розробки моделі, яка порівнювала спектри полярних регіонів Урана з його екваторіальними регіонами. Було виявлено, що полярні області мають більшу відбивну здатність на зелених і червоних довжинах хвиль, ніж на синіх хвилях, частково через те, що метан, який поглинає червоний колір, приблизно вдвічі менший біля полюсів, ніж екватор.

Однак цього було недостатньо, щоб повністю пояснити зміну кольору, тому дослідники додали нову змінну до моделі у вигляді «капюшона» поступово згущується крижаного серпанку, який раніше спостерігався над літнім сонячним полюсом, як планета. рухається від рівнодення до сонцестояння.

Астрономи вважають, що це, ймовірно, складається з частинок метанового льоду. При моделюванні в моделі частинки льоду ще більше посилили відображення на зелених і червоних довжинах хвиль на полюсах, пропонуючи пояснення того, чому Уран зеленіший під час сонцестояння.

Професор Ірвін сказав: «Це перше дослідження, яке зіставляє кількісну модель з даними зображень, щоб пояснити, чому колір Урана змінюється під час його орбіти. Таким чином, ми продемонстрували, що Уран зеленіший під час сонцестояння через полярні області, що мають зменшується надлишок метану, але також збільшується товщина яскраво розсіюючих частинок метанового льоду».

Доктор Хайді Хаммел з Асоціації університетів досліджень астрономії (AURA), яка десятиліттями вивчала Нептун і Уран, але не брала участі в дослідженні, сказала: «Неправильне сприйняття кольору Нептуна, а також незвичайні зміни кольору Урану, мучили нас десятиліттями. Це комплексне дослідження має нарешті вирішити обидві проблеми».

Крижані гіганти Уран і Нептун залишаються спокусливим місцем для майбутніх роботів-дослідників, спираючись на спадщину «Вояджера» 1980-х років.

Професор Лей Флетчер, планетолог з Університету Лестера та співавтор нового дослідження, сказав: «Місія з вивчення системи Урану — від її дивної сезонної атмосфери до різноманітної колекції кілець і супутників — є високою пріоритет для космічних агентств у наступні десятиліття».

Однак навіть дослідник планет із довгожителем на орбіті навколо Урана міг би зробити лише короткий знімок року на Урані.

«Подібні земні дослідження, які показують, як зовнішній вигляд і колір Урана змінювалися протягом десятиліть у відповідь на найдивніші пори року в Сонячній системі, будуть життєво важливі для розміщення відкриттів цієї майбутньої місії в їхньому ширшому контексті», – додав професор Флетчер.