Nuove immagini rivelano come appaiono realmente Nettuno e Urano

Lo dimostra una recente ricerca del professor Patrick Irwin Nettuno E Urano Entrambi hanno una tonalità simile di verde acqua, sfidando le percezioni precedenti dei loro colori. Lo studio ha utilizzato moderni dati telescopici per correggere gli errori storici nei colori e spiegare i sottili cambiamenti di colore di Urano sopra la sua orbita.

Nettuno è famoso per il suo intenso colore blu e per il verde di Urano, ma un nuovo studio ha rivelato che i due giganti del ghiaccio hanno in realtà un colore molto più simile di quanto si pensi.

Le ombre corrette dei pianeti sono state confermate con l'aiuto della ricerca condotta dal professor Patrick Irwin dell'Università della California Università di Oxfordpubblicato oggi negli Avvisi mensili della Royal Astronomical Society.

Lui e il suo team hanno scoperto che entrambi i mondi hanno in realtà una tonalità simile di blu verdastro, nonostante la credenza popolare che Nettuno sia un blu cielo profondo e Urano abbia un aspetto ciano pallido.

Le immagini della Voyager 2/ISS di Urano e Nettuno rilasciate poco dopo i sorvoli della Voyager 2 nel 1986 e nel 1989, rispettivamente, sono state confrontate con la rielaborazione delle singole immagini candidate in questo studio per determinare la migliore stima dei veri colori di questi pianeti. Credito: Patrick Irwin

Idea sbagliata dei colori planetari

Gli astronomi sanno da tempo che la maggior parte delle immagini moderne dei due pianeti non riflettono accuratamente i loro veri colori.

Questo malinteso è nato a causa delle fotografie scattate a entrambi i pianeti nel corso del 20° secolo, tra cui… NASAMissione Voyager 2, l'unica navicella spaziale a volare attraverso questi mondi: immagini registrate in colori separati.

Le immagini monocromatiche furono successivamente ricombinate per creare immagini a colori composite, che non erano sempre bilanciate con precisione per un'immagine a colori “veri”, e spesso erano rese “troppo blu”, specialmente nel caso di Nettuno.

Urano visto dall'HST/WFC3 dal 2015 al 2022. Durante questa sequenza, il Polo Nord verde chiaro oscilla verso il Sole e la Terra. In queste immagini, l'equatore e la latitudine sono indicati a 35 nord e 35 sud. Credito: Patrick Irwin

Inoltre, il contrasto delle prime immagini di Nettuno ottenute dalla Voyager 2 è stato notevolmente migliorato per rivelare meglio le nuvole, le bande e i venti che compongono la nostra visione moderna di Nettuno.

Il professor Irwin ha dichiarato: “Sebbene le familiari immagini di Urano della Voyager 2 siano state pubblicate in una forma più vicina al colore “reale”, le immagini di Nettuno sono state in realtà allungate e migliorate, e quindi spostate artificialmente verso il blu”.

“Sebbene il colore saturo artificialmente fosse noto all’epoca tra gli scienziati planetari – e le immagini furono rilasciate con didascalie che lo spiegavano – questa distinzione è andata persa nel tempo”.

“Applicando il nostro modello ai dati originali, siamo stati in grado di ricostruire la rappresentazione più accurata fino ad oggi del colore sia di Nettuno che di Urano”.

Spiegare i veri colori attraverso la ricerca moderna

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno utilizzato i dati di Telescopio spaziale HubbleLo Space Telescope Spectrograph Imager (STIS) e l'esploratore di spettrografo multi-unità (contemplazione) sull'Osservatorio europeo meridionale Telescopio molto grande. In entrambi i dispositivi, ogni pixel è uno spettro continuo di colori.

Ciò significa che le osservazioni STIS e MUSE possono essere elaborate in modo inequivocabile per determinare il vero colore apparente di Urano e Nettuno.

I ricercatori hanno utilizzato questi dati per riequilibrare le immagini a colori composite registrate dalla Voyager 2, nonché dalla Wide Field Camera 3 (WFC3) del telescopio spaziale Hubble.

Ciò ha rivelato che Urano e Nettuno sono in realtà sfumature di verde acqua in qualche modo simili. La differenza principale è che Nettuno ha un leggero accenno di blu in più, che il modello rivela essere causato da uno strato di foschia più sottile su quel pianeta.

Animazione dei cambiamenti di colore stagionali su Urano durante due anni uraniani (un anno uraniano equivale a 84,02 anni terrestri), che si estende dal 1900 al 2068 e inizia appena prima del solstizio d'estate meridionale, quando il polo sud di Urano punta quasi direttamente verso il Sole.
Il disco di sinistra mostra l'aspetto di Urano a occhio nudo, mentre il colore del disco di destra è stato esteso e migliorato per rendere le caratteristiche atmosferiche più pronunciate. In questa animazione, la rotazione di Urano è stata rallentata di più di 3.000 volte in modo che la rotazione del pianeta possa essere vista, con nuvole temporalesche separate viste passare attraverso il disco del pianeta.
Mentre il pianeta si muove verso i solstizi, si può vedere una pallida “calotta” polare caratterizzata da una crescente opacità delle nubi e una diminuzione dell’abbondanza di metano, che riempie una parte maggiore del disco del pianeta, portando a cambiamenti stagionali nel colore generale del pianeta.
La variazione delle dimensioni del disco di Urano è dovuta alla variazione della distanza di Urano dal Sole durante la sua orbita.
Credito: Patrick Irwin, Università di Oxford

Spiega le differenze di colore in Urano

Lo studio fornisce anche una risposta al mistero di lunga data del perché Urano cambia leggermente colore durante la sua orbita di 84 anni attorno al sole.

I ricercatori sono giunti alla loro conclusione dopo aver confrontato per la prima volta le immagini del gigante di ghiaccio con le misurazioni della sua luminosità, registrate dall’Osservatorio Lowell in Arizona dal 1950 al 2016 nelle lunghezze d’onda blu e verdi.

Queste misurazioni hanno mostrato che Urano appare leggermente più verde durante i solstizi (cioè estate e inverno), quando uno dei poli del pianeta punta verso la nostra stella. Ma durante l'equinozio, quando il sole è sopra l'equatore, il suo colore diventa leggermente più blu.

Parte della ragione di ciò è che Urano ha una rotazione molto insolita.

In realtà ruota quasi su un fianco durante la sua orbita, il che significa che durante i solstizi del pianeta, il suo polo nord o sud punta quasi direttamente verso il Sole e la Terra.

Questo è importante, hanno detto i ricercatori, perché qualsiasi cambiamento nella riflettività delle regioni polari avrebbe un impatto significativo sulla luminosità complessiva di Urano se visto dal nostro pianeta.

Ciò su cui gli astronomi sono stati meno chiari è come o perché questa riflessione differisce.

Ciò ha spinto i ricercatori a sviluppare un modello che confronti gli spettri delle regioni polari di Urano con quelli delle sue regioni equatoriali.

Ha scoperto che le regioni polari sono più riflettenti alle lunghezze d’onda del verde e del rosso che a quelle del blu, in parte perché il metano, che assorbe il rosso, è circa la metà più abbondante vicino ai poli che all’equatore.

Tuttavia, questo non è stato sufficiente per spiegare completamente il cambiamento di colore, quindi i ricercatori hanno aggiunto una nuova variabile al modello sotto forma di un “cappello” di nebbia ghiacciata che si addensa gradualmente, che era stato osservato in precedenza durante l'estate, il polo illuminato dal sole come il pianeta. Si passa dall'equinozio al solstizio.

Gli astronomi ritengono che questo sia probabilmente composto da particelle di ghiaccio di metano.

Quando simulate nel modello, le particelle di ghiaccio avevano una maggiore riflettanza alle lunghezze d’onda verde e rossa ai poli, fornendo una spiegazione del motivo per cui Urano è più verde al solstizio.

Il professor Irwin ha dichiarato: “Questo è il primo studio che abbina un modello quantitativo con dati di imaging per spiegare perché Urano cambia colore durante la sua orbita”.

“In questo modo, abbiamo dimostrato che Urano è più verde al solstizio a causa di una diminuzione dell’abbondanza di metano nelle regioni polari ma anche di un aumento dello spessore delle particelle di ghiaccio di metano brillantemente sparse”.

La dottoressa Heidi Hamill, dell'Associazione delle università per la ricerca in astronomia (AURA), che ha trascorso decenni a studiare Nettuno e Urano ma non è stata coinvolta nello studio, ha dichiarato: “L'errata percezione del colore di Nettuno, così come gli insoliti cambiamenti di colore di Urano, ci hanno confuso per decenni. Questo studio esaustivo dovrebbe finalmente porre fine a entrambe le questioni.

Esplorazione del futuro e ricerca continua

Basandosi sull'eredità lasciata dalla Voyager negli anni '80, i giganti del ghiaccio Urano e Nettuno rimangono una destinazione allettante per i futuri esploratori robotici.

Il professor Lee Fletcher, planetologo dell’Università di Leicester e coautore del nuovo studio, ha dichiarato: “La missione di esplorare il sistema uraniano – dalla sua strana atmosfera stagionale, alla sua diversificata collezione di anelli e lune – è di grande importanza. -profilo uno.” Priorità per le agenzie spaziali nei prossimi decenni.

Tuttavia, anche un esploratore planetario di lunga durata in orbita attorno a Urano catturerebbe solo una breve istantanea di un anno uraniano.

“Studi da terra come questo, che mostrano come l'aspetto e il colore di Urano sono cambiati nel corso dei decenni in risposta alle stagioni più strane del sistema solare, saranno fondamentali per inserire le scoperte di questa futura missione nel loro contesto più ampio”, ha aggiunto il professor Fletcher.

Riferimento: “Modellazione del ciclo stagionale del colore e delle dimensioni di Urano e confronto con Nettuno” di Patrick J. J. Irwin, Jack Dobinson, Arjuna James, Nicholas A. Tenby, Amy A. Simon, Lee N. Fletcher, Michael T. Roman, Glenn S. Orton, Michael H. Wong, Daniel Toledo, Santiago Pérez Hoyos e Julie Beck, 12 settembre 2023, Avvisi mensili della Royal Astronomical Society.
doi: 10.1093/mnras/stad3761