Nuove immagini svelano come appariscono realmente Nettuno e Urano.

4 gennaio 2024

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dall'Università di Oxford

Nettuno è conosciuto per il suo caratteristico colore blu, e Urano per il verde, ma un nuovo studio ha rivelato che i due giganti di ghiaccio sono in realtà molto più vicini come colore di quanto si pensasse inizialmente.

Le corrette sfumature dei pianeti sono state confermate grazie alla ricerca condotta dal professor Patrick Irwin dell'Università di Oxford, pubblicata oggi nelle Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Egli e il suo team hanno scoperto che entrambi i mondi sono in realtà di una tonalità simile di verde-azzurro, nonostante la convinzione comune che Nettuno sia di un blu intenso e Urano abbia una presenza ciano chiaro.

Gli astronomi sanno da tempo che la maggior parte delle immagini moderne dei due pianeti non riflette accuratamente i loro colori veri. La confusione è sorta perché le immagini catturate di entrambi i pianeti durante il XX secolo - inclusa la missione Voyager 2 della NASA, l'unica sonda spaziale a sorvolare questi mondi - hanno registrato immagini in colori separati.

Le immagini a singolo colore sono state in seguito ricombine per creare immagini a colori compositi, che non sempre erano bilanciate in modo accurato per ottenere un'immagine a colori "veri", e - particolarmente nel caso di Nettuno - spesso venivano rese "troppo blu".

Inoltre, le prime immagini di Nettuno dalla Voyager 2 erano fortemente contrastate per rivelare meglio le nuvole, le fasce e i venti che plasmano la nostra moderna prospettiva di Nettuno.

Il professor Irwin ha detto: "Sebbene le familiari immagini di Urano della Voyager 2 siano state pubblicate in una forma più vicina al colore "vero", quelle di Nettuno, infatti, sono state stese, migliorando quindi il colore in modo artificiale. Anche se il colore artificialmente saturo era noto al tempo tra gli scienziati planetari e le immagini erano state rilasciate con didascalie che lo spiegavano, nel tempo questa distinzione si è persa. Applicando il nostro modello ai dati originali, siamo stati in grado di ricostituire la rappresentazione più accurata finora del colore sia di Nettuno che di Urano".

Nuovo studio, i ricercatori hanno utilizzato i dati del Telescopio Spaziale Hubble Spectrografo ad Immagini (STIS) e del Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) del Very Large Telescope dell'Osservatorio dell'Europa meridionale. In entrambi gli strumenti, ogni pixel rappresenta uno spettro continuo di colori.

Ciò significa che le osservazioni dell'STIS e del MUSE possono essere elaborate in modo incontrovertibile per determinare il vero colore apparente di Urano e Nettuno. I ricercatori hanno utilizzato questi dati per riequilibrare le immagini a colori compositi registrate dalla telecamera della Voyager 2, nonché dalla Wide Field Camera 3 (WFC3) del Telescopio Spaziale Hubble.

Ciò ha rivelato che Urano e Nettuno sono in realtà di una tonalità piuttosto simile di verde-azzurro. La differenza principale è che Nettuno ha un leggero accenno di blu aggiuntivo, che il modello rivela essere dovuto a un sottile strato di foschia in quel pianeta.

Lo studio fornisce anche una risposta al mistero di lunga data sul motivo per cui il colore di Urano cambia leggermente durante la sua orbita di 84 anni intorno al sole. Gli autori sono giunti a questa conclusione dopo aver confrontato le immagini dell'enorme ghiacciato con le misurazioni della sua luminosità, registrate dall'Osservatorio Lowell in Arizona dal 1950 al 2016 a lunghezze d'onda blu e verdi.

Queste misurazioni hanno mostrato che Urano sembra un po' più verde ai suoi solstizi (ovvero l'estate e l'inverno), quando uno dei poli del pianeta è puntato verso la nostra stella. Ma durante gli equinozi, quando il sole è sull'equatore, ha una sfumatura leggermente più bluastra.

Una parte della causa di ciò era nota perché Urano ha una rotazione estremamente insolita. Gira quasi di lato durante la sua orbita, il che significa che durante i solstizi del pianeta, uno dei suoi poli nord o sud punta quasi direttamente verso il sole e la Terra. Questo è importante, hanno detto gli autori, perché qualsiasi cambiamento nella riflettività delle regioni polari avrebbe quindi un grande impatto sulla luminosità complessiva di Urano quando osservato dal nostro pianeta.

Ciò che gli astronomi non sapevano con certezza era come o perché questa riflettività differisse. Ciò ha portato i ricercatori a sviluppare un modello che confrontava gli spettri delle regioni polari di Urano con quelle equatoriali. Hanno scoperto che le regioni polari sono più riflettenti alle lunghezze d'onda verde e rossa rispetto alle lunghezze d'onda blu, in parte perché il metano, che assorbe il rosso, è circa la metà dell'abbondanza nelle regioni polari rispetto all'equatore.

Tuttavia, questo non era sufficiente per spiegare completamente il cambiamento di colore, quindi i ricercatori hanno aggiunto una nuova variabile al modello sotto forma di una "cappuccia" di foschia ghiacciata che aumenta gradualmente, precedentemente osservata sul polo illuminato dal sole d'estate mentre il pianeta si sposta dall'equinozio ai solstizi.

Astronomers think this is likely to be made up of methane ice particles. When simulated in the model, the ice particles further increased the reflection at green and red wavelengths at the poles, offering an explanation as to why Uranus is greener at the solstice.

Professor Irwin said, 'This is the first study to match a quantitative model to imaging data to explain why the color of Uranus changes during its orbit. In this way, we have demonstrated that Uranus is greener at the solstice due to the polar regions having reduced methane abundance but also an increased thickness of brightly scattering methane ice particles.'

Dr. Heidi Hammel, of the Association of Universities for Research in Astronomy (AURA), who has spent decades studying Neptune and Uranus but was not involved in the study, said, 'The misperception of Neptune's color, as well as the unusual color changes of Uranus, have bedeviled us for decades. This comprehensive study should finally put both issues to rest.'

The ice giants Uranus and Neptune remain a tantalizing destination for future robotic explorers, building on the legacy of Voyager in the 1980s.

Professor Leigh Fletcher, a planetary scientist from the University of Leicester and co-author of the new study, said, 'A mission to explore the Uranian system—from its bizarre seasonal atmosphere, to its diverse collection of rings and moons—is a high priority for the space agencies in the decades to come.'

However, even a long-lived planetary explorer, in orbit around Uranus, would only capture a short snapshot of a Uranian year.

'Earth-based studies like this, showing how Uranus's appearance and color has changed over the decades in response to the weirdest seasons in the solar system, will be vital in placing the discoveries of this future mission into their broader context,' Professor Fletcher added.

Journal information: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Provided by University of Oxford