Tajemniczą górną atmosferę Urana oglądać możemy na zapierających dech w piersiach, nowych zdjęciach wykonanych przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba.
To jeden z cudów Układu Słonecznego. Jonosfera Urana skąpana jest w zorzach polarnych ukształtowanych przez jej pochyłe pole magnetyczne. Webb po raz pierwszy wykonał zdjęcie zapewniające pionowy widok planety, na którym widzimy to zjawisko w pełnej krasie.
Po raz pierwszy międzynarodowy zespół astronomów zmapował pionową strukturę górnych warstw atmosfery Urana, odkrywając, jak temperatura i ilość naładowanych cząstek zmieniają się wraz z wysokością na całej planecie – czytamy w komunikacie.
Unikatowe dane dostarczają najbardziej szczegółowego obrazu tego, gdzie powstają zorze polarne na planecie, jak wpływa na nie jej niezwykle nachylone pole magnetyczne oraz jak atmosfera Urana ochładzała się przez ostatnie trzy dekady. Wyniki te rzucają nowe światło na to, jak planety-lodowe olbrzymy rozprowadzają energię w swoich górnych warstwach.
Zespół obserwował Urana przez niemal cały jego obrót, wykrywając słabą poświatę cząsteczek wysoko nad chmurami. Dokonano tego dzięki instrumentu NIRSpec, jednego z czterech głównych instrumentów na Kosmicznym Teleskopie Jamesa Webba.
Trzy wymiary po raz pierwszy
Badanie, którym kierowała Paola Tiranti z Northumbria University w Wielkiej Brytanii, pozwoliło na zmapowanie temperatury i gęstości jonów w atmosferze sięgającej do 5000 km ponad szczyty chmur Urana, w regionie zwanym jonosferą, gdzie atmosfera ulega jonizacji i silnie oddziałuje z polem magnetycznym planety.
Pomiary pokazują, iż temperatury osiągają szczyt na wysokości od 3000 do 4000 km, a gęstość jonów osiąga maksimum na wysokości około 1000 km, ujawniając wyraźne wahania wzdłużne związane ze złożoną geometrią pola magnetycznego.
W pobliżu biegunów magnetycznych Urana wykryto dwa jasne pasma zorzy polarnej, a także zmniejszoną emisję i gęstość jonów w części obszaru pomiędzy dwoma pasmami (cecha ta prawdopodobnie wiąże się ze zmianami linii pola magnetycznego). Zdjęcie: ESA/Webb, NASA, CSA, STScI, P. Tiranti, H. Melin, M. Zamani (ESA/Webb)Po raz pierwszy udało nam się zobaczyć górne warstwy atmosfery Urana w trzech wymiarach. Dzięki czułości Webba możemy śledzić, jak energia przemieszcza się w górę przez atmosferę planety, a choćby zobaczyć wpływ jej asymetrycznego pola magnetycznego – powiedziała Tiranti.
Dane Webba potwierdzają, iż górne warstwy atmosfery Urana przez cały czas się ochładzają, kontynuując trend zapoczątkowany na początku lat 90. XX wieku. Zespół zmierzył średnią temperaturę na poziomie około 426 kelwinów (około 150 stopni Celsjusza), czyli niższą niż wartości zarejestrowane przez teleskopy naziemne i wcześniejsze sondy kosmiczne.
Po raz pierwszy międzynarodowy zespół astronomów zmapował pionową strukturę górnych warstw atmosfery Urana. Zdjęcie: ESA/Webb, NASA, CSA, STScI, P. Tiranti, H. Melin, M. Zamani (ESA/Webb)Więcej na Spider’s Web:
Jedna z najdziwniejszych
W pobliżu biegunów magnetycznych Urana wykryto dwa jasne pasma zorzy polarnej, a także wyraźne zmniejszenie emisji i gęstości jonów w części obszaru między dwoma pasmami (cecha prawdopodobnie związana z przejściami w liniach pola magnetycznego).
Podobne zaciemnione obszary zaobserwowano na Jowiszu, gdzie geometria pola magnetycznego kontroluje sposób przemieszczania się naładowanych cząstek w górnych warstwach atmosfery.
Magnetosfera Urana jest jedną z najdziwniejszych w Układzie Słonecznym. Jest nachylona i przesunięta względem osi obrotu planety, co oznacza, iż jej zorze polarne przemieszczają się po powierzchni w złożony sposób. Webb pokazał nam teraz, jak głęboko te efekty sięgają w atmosferę. Ujawniając tak szczegółowo pionową strukturę Urana, Webb pomaga nam zrozumieć bilans energetyczny lodowych olbrzymów. To najważniejszy krok w kierunku scharakteryzowania planet olbrzymów poza naszym Układem Słonecznym – dodała Tiranti.
