Webbův teleskop poprvé zachytil polární záři na Neptunu

Emise kationtu trihydrogenu (H^3+) z horních vrstev atmosféry se již více než 30 let používají ke studiu interakcí Jupitera, Saturnu a Uranu s okolním vesmírným prostředím v globálním měřítku a odhalují procesy, které formují polární záře. Navzdory opakovaným pokusům a v rozporu s modely, které předpovídají, že by měl být přítomen, se však ukázalo, že tento iont je na Neptunu nezachytitelný. Nyní astronomové pomocí pozorování z vesmírného dalekohledu James Webb Space Telescope (JWST) zjistili u Neptunu kationt trihydrogenu, a také výrazné infračervené jižní polární záře.

Na složeném snímku v úvodu článku, pořízeném na základě dat z Hubbleova vesmírného dalekohledu a z vesmírného dalekohledu Jamese Webba, je vidět polární aktivita (azurové skvrny) na Neptunu.

„V minulosti astronomové zaznamenali jisté náznaky polární aktivity na Neptunu,“ uvedl astronom z Northumbria University Henrik Melin a jeho kolegové. „Zobrazení a potvrzení polární záře na Neptunu však astronomům dlouho unikalo, přestože byla úspěšně detekována na Jupiteru, Saturnu a Uranu. Neptun byl chybějícím kouskem skládačky při detekci polárních září na obřích planetách Sluneční soustavy.“

Ve studii autoři analyzovali data získaná Webbovým spektrografem pro blízkou infračervenou oblast (NIRSpec) v červnu 2023. Kromě snímku planety získali astronomové také spektrum, které charakterizuje složení a měří teplotu horních vrstev atmosféry (ionosféry) planety. Zjistili mimořádně výraznou emisní čáru označující přítomnost kationtu trihydrogenu.

„Na snímcích Neptunu z Webbova teleskopu se zářící polární záře jeví jako skvrny znázorněné azurovou barvou,“ uvedli astronomové.

Aktivita polární záře pozorovaná na Neptunu se výrazně liší od té, kterou jsme zvyklí pozorovat na Zemi, nebo dokonce na Jupiteru či Saturnu. Místo toho, aby se polární záře omezovaly na severní a jižní pól planety, nacházejí se ve středních šířkách. Je to způsobeno zvláštní povahou magnetického pole Neptunu, které původně objevila sonda Voyager 2 v roce 1989 a které je skloněno o 47 stupňů od osy rotace planety.

Vzhledem k tomu, že polární aktivita vzniká v místech, kde se magnetická pole sbíhají do atmosféry planety, jsou polární záře Neptunu daleko od jeho rotačních pólů. Průlomová detekce polárních září Neptunu nám pomůže pochopit, jak magnetické pole Neptunu interaguje s částicemi, které proudí ze Slunce do vzdálených oblastí Sluneční soustavy, což je zcela nové okno ve vědě o atmosféře ledových obrů.

Vědcům se také poprvé od průletu sondy Voyager 2 podařilo změřit teplotu horní části Neptunovy atmosféry. Jejich výsledky naznačují, proč zůstávaly Neptunovy polární záře astronomům tak dlouho skryty: Neptunova horní vrstva atmosféry se ochladila o několik stovek stupňů. V průběhu let astronomové předpovídali intenzitu Neptunových polárních září na základě teploty zaznamenané sondou Voyager 2.

„Podstatně nižší teplota vedla k mnohem slabším polárním zářím,“ uvedli astronomové. „Tato nízká teplota je pravděpodobně příčinou toho, že Neptunovy polární záře zůstávaly tak dlouho neodhaleny. Dramatické ochlazení také naznačuje, že se tato oblast atmosféry může výrazně měnit, přestože se planeta nachází více než 30krát dále od Slunce ve srovnání se Zemí.“

Výsledky byly publikovány v časopise Nature Astronomy.

Zdroj: https://www.sci.news/astronomy/webb-trihydrogen-aurorae-neptune-13779.html a https://phys.org/news/2025-03-webb-captures-neptune-auroras.html

autor: František Martinek