eso2314 — Tlačová správa (vedecká)

Tajomná tmavá škvrna na Neptúne po prvýkrát pozorovaná zo zemského povrchu

24. august 2023

Pomocou veľmi veľkého teleskopu ESO (VLT) sa astronómom podarilo pozorovať veľkú tmavú škvrnu v atmosfére planéty Neptún a nečakane aj menšiu svetlú oblasť v jej susedstve. Jedná sa o prvé pozorovanie tejto tmavej škvrny, ktoré bolo vykonané pozemnými ďalekohľadmi. Tieto dočasné útvary na pozadí modrej atmosféry planéty sú pre astronómov záhadou a nové pozorovania poskytujú ďalšie dôležité informácie o ich povahe a pôvode.

Tmavé škvrny sú bežnými útvarmi v atmosfére plynných planét. Najznámejšia z nich je Veľká červená škvrna planéty Jupiter. Na Neptúne bola tmavá škvrna prvýkrát zaznamenaná sondou Voyager 2 (NASA) v roku 1989, ale po niekoľkých rokoch zanikla. „Od prvého pozorovania tmavej škvrny som vždy premýšľal o tom, čo sú tieto krátkodobé a a premenlivé tmavé útvary,“ hovorí profesor Patrick Irwin (University of Oxford, UK), hlavný riešiteľ štúdie, ktorej výsledky boli publikované v časopise Nature Astronomy.
Irwin a jeho tím použili dáta z ďalekohľadu VLT od ESO , aby vylúčili možnosť, že tmavé škvrny vznikajú „prejasnením“ v oblačnosti planéty. Nové pozorovania namiesto toho naznačujú, že tmavé škvrny sú pravdepodobne výsledkom stmavnutia častíc vzduchu vo vrstve, ktorá sa nachádza pod hlavnou viditeľnou základňou zákalu, lebo v atmosfére Neptúnu sa častice ľadu a zákalu miešajú.

Dospieť k tomuto záveru nebolo ľahké, pretože tmavé škvrny nie sú trvale prítomné v atmosfére Neptúna a astronómovia ich doteraz nemohli dostatočne podrobne preštudovať. Príležitosť sa naskytla až keď Hubbleov vesmírny teleskop (Hubble Space Telescope; NASA/ESA) objavil niekoľko tmavých škvŕn v atmosfére Neptúna. V roku 2018 prvýkrát zaznamenali jednu tmavú škvrnu aj na severnej pologuli planéty. Irwin a jeho tím sa okamžite pustili do jej štúdia z povrchu Zeme – pomocou zariadenia, ktoré je ideálne práve na pre tieto náročné pozorovania.

Prístroj MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), ktorý pracuje na ďalekohľade VLT, rozkladá slnečné svetlo odrazené od mnohých jednotlivých oblastí v horných vrstvách atmosféry Neptúna na základné vlnové dĺžky a zaznamenáva ich. Astronómom tak umožnil získať okrem iného spektrum svetla prichádzajúceho z tmavej škvrny [1]. Vďaka tomu mohli vedci preštudovať škvrnu oveľa podrobnejšie, než bolo možné predtým. „Som úplne nadšený. Nielen, že sa nám podarilo prvýkrát detekovať tmavú škvrnu z povrchu Zeme, ale tiež sme vôbec po prvýkrát zaznamenali spektrum odrazeného svetla z takej oblasti,“ hovorí Irwin.
Keďže rôzne vlnové dĺžky skúmajú rôzne hĺbky v atmosfére Neptúna, spektrum umožnilo astronómom lepšie stanoviť výšku, v akej sa tmavá škvrna nachádza v atmosfére planéty. Spektrum tiež poskytlo informácie o chemickom zložení rôznych vrstiev atmosféry, čo tímu umožnilo vysvetliť, prečo sa škvrna javila ako tmavá.

Pozorovania tiež priniesli prekvapivý výsledok. „Počas spracovania sme objavili vzácny typ jasných mrakov vyskytujúcich sa vo väčších hĺbkach, ktorý doteraz nebol identifikovaný ani z vesmíru,“ hovorí spoluautor štúdie Michael Wong (University of California, Berkeley, USA). Tento vzácny typ oblakov bol zaznamenaný ako jasná škvrna v tesnej blízkosti väčšej hlavnej tmavej škvrny, pričom pozorovania z VLT ukazujú, že nový „hlboko jasný mrak“ sa vyskytoval v atmosfére v rovnakej vrstve ako hlavná tmavá škvrna. Ide vlastne o úplne nový typ oblaku odlišný od drobných svetlých mrakov metánového ľadu vo veľkých výškach, ktoré boli v okolí tmavých škvŕn pozorované v minulosti.

Pomocou ďalekohľadu VLT (ESO) môžu teraz astronómovia študovať podobné útvary aj z povrchu Zeme. „Rozvoj schopností ľudstva pri pozorovaní vesmíru je ohromujúci. Najprv sme mohli tieto škvrny detekovať iba na mieste pomocou kozmických sond, ako bol Voyager. Potom sme získali možnosť ich na diaľku rozoznať pomocou Hubblevho kozmického ďalekohľadu. A dnes konečne technológia pokročila natoľko, že ich dokážeme odhaliť aj z povrchu Zeme,“ dodáva Wong.

Poznámky

[1] MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) je multikanálový spektrograf, ktorý astronómom umožňuje jedným pohybom pozorovať celý astronomický objekt, ako je planéta Neptún. Prístroj získava spektrum v mnohých oblastiach rozdeľujúcich zorné pole do jednotlivých segmentov. Výsledné dáta tvoria takzvanú dátovú kocku, kde je pre každý ‚pixel‘ (segment) obrazu k dispozícii spektrum s nízkym rozlíšením. MUSE je navrhnutý tak, aby využíval systém adaptívnej optiky (adaptive optics), ktorý koriguje turbulencie spôsobené zemskou atmosférou a umožňuje tak získať ostrejšie snímky. Bez tejto kombinácie funkcií by nebolo možné študovať tmavú škvrnu Neptúna zo Zeme.

——————–

More information

This research was presented in a paper titled “Cloud structure of dark spots and storms in Neptune’s atmosphere” to appear in Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-023-02047-0).

The team is composed of Patrick G. J. Irwin (University of Oxford, UK [Oxford]), Jack Dobinson (Oxford), Arjuna James (Oxford), Michael H. Wong (University of California, USA [Berkeley]), Leigh N. Fletcher (University of Leicester, UK [Leicester]), Michael T. Roman (Leicester), Nicholas A. Teanby (University of Bristol, UK), Daniel Toledo (Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial, Spain), Glenn S. Orton (Jet Propulsion Laboratory, USA), Santiago Pérez-Hoyos (University of the Basque Country, Spain [UPV/EHU]), Agustin Sánchez Lavega (UPV/EHU), Lawrence Sromovsky (University of Wisconsin, USA), Amy Simon (Solar System Exploration Division, NASA Goddard Space Flight Center, USA), Raúl Morales-Juberias (New Mexico Institute of Technology, USA), Imke de Pater (Berkeley), and Statia L. Cook (Columbia University, USA).

The European Southern Observatory (ESO) enables scientists worldwide to discover the secrets of the Universe for the benefit of all. We design, build and operate world-class observatories on the ground — which astronomers use to tackle exciting questions and spread the fascination of astronomy — and promote international collaboration for astronomy. Established as an intergovernmental organisation in 1962, today ESO is supported by 16 Member States (Austria, Belgium, the Czech Republic, Denmark, France, Finland, Germany, Ireland, Italy, the Netherlands, Poland, Portugal, Spain, Sweden, Switzerland and the United Kingdom), along with the host state of Chile and with Australia as a Strategic Partner. ESO’s headquarters and its visitor centre and planetarium, the ESO Supernova, are located close to Munich in Germany, while the Chilean Atacama Desert, a marvellous place with unique conditions to observe the sky, hosts our telescopes. ESO operates three observing sites: La Silla, Paranal and Chajnantor. At Paranal, ESO operates the Very Large Telescope and its Very Large Telescope Interferometer, as well as survey telescopes such as VISTA. Also at Paranal ESO will host and operate the Cherenkov Telescope Array South, the world’s largest and most sensitive gamma-ray observatory. Together with international partners, ESO operates ALMA on Chajnantor, a facility that observes the skies in the millimetre and submillimetre range. At Cerro Armazones, near Paranal, we are building “the world’s biggest eye on the sky” — ESO’s Extremely Large Telescope. From our offices in Santiago, Chile we support our operations in the country and engage with Chilean partners and society.

Contacts

Patrick Irwin
Department of Physics, University of Oxford
Oxford, UK
Tel: +44 1865 272083
Email: patrick.irwin@physics.ox.ac.uk

Michael H. Wong
Center for Integrative Planetary Science, University of California at Berkeley
Berkeley, California, USA
Tel: +1 510 224 3411
Email: mikewong@astro.berkeley.edu

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Cell: +49 151 241 664 00
Email: press@eso.org
——————–

Pôvodný článok: https://www.eso.org/public/news/eso2314/

 

ESO*lar