«Джеймс Вебб» вперше побачив полярні сяйва на Нептуні

Космічний телескоп «Джеймс Вебб» вперше прямо зафіксував на Нептуні полярні сяйва, спричинені взаємодією високоенергетичних частинок сонячного вітру з атмосферою планети. Раніше сяйва бачили на інших планетах-гігантах: Юпітер, Сатурні та Урані, але через віддаленість і холодну атмосферу Нептуна досі не вдавалося прямо спостерігати на ньому це явище. Дослідження полярних сяйв допоможе зрозуміти особливості магнітного поля, атмосфери та погоди Нептуна. Про відкриття повідомили на сайті телескопа й у статті журналу Nature Astronomy.

Зображення Нептуна з телескопа «Габбл» (зліва) і з полярним сяйвом, яке виявив телескоп «Джеймс Вебб» (справа). NASA, ESA, CSA, STScI, Heidi Hammel (AURA), Henrik Melin (Northumbria University), Leigh Fletcher (University of Leicester), Stefanie Milam (NASA-GSFC)

Що полярні сяйва розповіли про особливості Нептуна?

Про існування полярних сяйв на Нептуні здогадувалися ще з часів прольоту повз нього «Вояджера-2» у 1989 році, але виявити їх із Землі не вдавалося. Єдиним телескопом, який має достатню роздільну здатність, щоб побачити полярне сяйво на Нептуні, виявився «Джеймс Вебб», який робить спостереження у ближній інфрачервоній ділянці спектра. Зображення Нептуна та полярних сяйв на ньому телескоп зробив ще у 2023 році, а з того часу науковці аналізували їх.

У спектрі випромінювання планети дослідники вперше виявили лінію, що відповідає триатомному катіону водню (H3+), який утворюється на інших планетах-гігантах під час полярних сяйв. Як виявилося, на відміну від полярних сяйв на інших планетах, на Нептуні вони трапляються не на полюсах, а в помірних широтах. Це пов’язане з тим, що вісь магнітного поля зміщена відносно вісі обертання планети на 47 градусів, тож полярні сяйва зустрічаються на магнітних, а не географічних полюсах планети.

За даними з «Джеймса Вебба» науковці також розрахували температуру зовнішнього шару атмосфери, званого іоносферою, в якому й утворюються полярні сяйва. Як з’ясувалося, температура іоносфери знизилася майже удвічі з часу останнього спостереження «Вояджера-2». Це свідчить про коливання температури на Нептуні, які значно коротші за його цикл обертання навколо Сонця, що триває 40 років, чи цикл сонячної активності, що триває 11 років. Крім того, це може пояснити, чому раніше полярні сяйва на Нептуні не фіксували: з охолодженням іоносфери вони стають слабшими.

Якими є полярні сяйва на решті планет

🌞 Якщо на Нептуні не вдавалося побачити полярні сяйва через віддаленість від Землі, то на Меркурії — через близькість до Сонця. Та апарат BepiColombo, який відправили досліджувати планету, зафіксував їх ще під час свого першого прольоту повз Меркурій.

🪐 «Джеймсу Веббу» також вдалося розгледіти полярні сяйва та серпанок на Юпітері. Пізніше науковці з’ясували, що ці сяйва розігрівають атмосферу планети-гіганта. А стискання магнітного поля планети призводять ще й до рентгенівських спалахів на ній.

🔭 Крім самого Юпітера, полярні сяйва фіксували на чотирьох його галілеєвих супутниках — Іо, Європі, Ганімеді та Каллісто. Завдяки цим спостереженням на двох супутниках, на яких можуть знаходитися підповерхневі океани, виявили сліди води.

🧲 На сусідньому до Нептуна Урані науковці виявили інфрачервоні полярні сяйва усього два роки тому завдяки наземній обсерваторії Кека. Як і Нептун, цей крижаний гігант має відхилене від осі обертання магнітне поле.

🌟 А завдяки «Джеймсу Веббу» астрономи помітили полярне сяйво навіть за межами нашої Сонячної системи — на коричневому карлику, який є проміжним між планетою та зіркою об’єктом на відстані 40 світлових років від телескопа.