Міжнародна група астрономів використовувала наземні телескопи, зокрема Дуже великий телескоп (Very Large Telescope, VLT) Європейської південної обсерваторії (European Southern Observatory, ESO), для відстеження атмосферних температур Нептуна протягом 17-річного періоду. Вони виявили дивовижне зниження глобальної температури Нептуна з подальшим різким потеплінням на його південному полюсі.
«Ця зміна була неочікуваною», — сказав Майкл Роман (Michael Roman), докторант з Університету Лестера, Великобританія, провідний автор дослідження. Його результати опублікованого в The Planetary Science Journal. «Оскільки ми спостерігали за Нептуном на початку літа у південній півкулі, ми очікували, що температура буде повільно зростати, а не спадати».
Як і на Землі, на Нептуні, що обертається навколо Сонця, є пори року. Однак нептуніанський сезон триває близько 40 років, а один рік на Нептуні — це 165 земних років. З 2005 р. у південній півкулі Нептуна настало літо, і астрономи прагнули побачити, як змінилися температури після літнього сонцестояння.
Астрономи переглянули майже 100 інфрачервоних зображень Нептуна, зроблених за 17-річний період, щоб докладніше, ніж будь-коли раніше, зібрати дані про загальні тенденції температури на планеті.
Ці дані показали: незважаючи на настання літа у південній півкулі, більша частина планети поступово охолоджувалася протягом останніх двох десятиліть. Середня глобальна температура Нептуна впала на 8 °C між 2003 і 2018 роками.
Потім астрономи були здивовані, виявивши різке потепління на південному полюсі Нептуна протягом останніх двох років їхніх спостережень, коли між 2018 і 2020 роками температура швидко зросла на 11 °C. Хоча теплий полярний вихор Нептуна відомий багато років, таке швидке потепління на полюсі ніколи раніше на планеті не спостерігали.
Композитні зображення Нептуна в інфрачервоному світлі, зроблені протягом 2006 — 2020 років. Перші три зображення (2006, 2009, 2018) отримано за допомогою приймача VISIR на Дуже великому телескопі ESO, а зображення 2020 року зробив приймач COMICS, встановлений на телескопі Subaru (VISIR не працював у середині— наприкінці 2020 року через пандемію). Після поступового охолодження планети південний полюс, схоже, став різко теплішим за останні кілька років. На це вказує яскрава пляма внизу диска Нептуна на знімках 2018 і 2020 років. Фото з сайту www.eso.org.
«Наші дані охоплюють менше половини сезону Нептуна, тому ніхто не очікував великих і швидких змін», — зауважив співавтор дослідження Ґленн Ортон (Glenn Orton), старший науковий співробітник Лабораторії реактивного руху (Jet Propulsion Laboratory, JPL) Каліфорнійського технологічного інституту в США.
Астрономи виміряли температуру Нептуна за допомогою теплових камер, тобто шляхом реєстрації інфрачервоного світла, яке випромінюють астрономічні об’єкти. Для аналізу наукова група об’єднала всі наявні зображення Нептуна, отримані за останні два десятиліття наземними телескопами. Науковці досліджували інфрачервоне світло, яке випромінює шар атмосфери Нептуна під назвою стратосфера. Це дало змогу створити картину температури Нептуна та її коливань протягом певного відтинку тривалості літа у південній півкулі.
Оскільки Нептун лежить приблизно на відстані 4,5 мільярдів кілометрів і дуже холодний (середня температура планети становить близько -220 °C), вимірювання його температури з поверхні Землі не легке завдання. «Такий тип дослідження можливий лише з чутливими інфрачервоними зображеннями, отриманими за допомогою великих телескопів, таких як VLT. Ці спостереження Нептуна стали можливими лише протягом останніх 20 років чи близько того», — зазначив співавтор дослідження Лі Флетчер (Leigh Fletcher), професор Лестерського університету.
Зображення планети Нептун, показане ліворуч, отримано під час тестування в режимі з адаптивною оптикою вузького поля приладу MUSE на Дуже великому телескопі Європейської південної обсерваторії. Зображення праворуч, яке отримано за допомогою Космічного телескопа імені Габбла, наведено для порівняння. Зауважте, обидва зображення були зроблені не одночасно, тому не відображають однакові елементи на диску Нептуна. Фото з сайту www.eso.org.
Близько третини всіх знімків було отримано за допомогою приймача VISIR (VLT Imager and Spectrometer for mid-InfraRed), що встановлений на VLT ESO у пустелі Атакама в Чилі. Завдяки розміру головного дзеркала і висоті телескопа над рівнем моря він має дуже високу роздільну здатність, що забезпечує найчіткіші зображення Нептуна. Наукова група також використовувала дані від космічного телескопа NASA Spitzer і зображення, отримані за допомогою телескопа Gemini South в Чилі, а також телескопів Subaru Telescope, Keck Telescope і Gemini North на Гаваях.
Оскільки коливання температури Нептуна стали такою несподіванкою, астрономи поки не знають, що могло їх спричинити. Вони можуть бути пов’язані зі змінами хімічного складу в стратосфері Нептуна, випадковими погодними умовами чи навіть сонячним циклом. У найближчі роки знадобляться додаткові спостереження, щоб з’ясувати причини цих коливань. За допомогою майбутніх наземних телескопів, таких як Extremely Large Telescope (ELT) ESO, можна буде спостерігати такі зміни температури докладніше. Натомість космічний телескоп NASA/ESA/CSA Джеймс Вебб дасть змогу отримати безпрецедентні нові мапи розподілу хімічних елементів та температури в атмосфері Нептуна.
«Я гадаю, що Нептун само собою дуже інтригує багатьох із нас, бо ми все ще так мало знаємо про нього», — зазначив Майкл Роман. «Все це вказує на більш складну картину атмосфери Нептуна і те, як вона змінюється з часом».
За інф. з сайту www.eso.org підготував Іван Крячко
