Dalekohledy ESO zaznamenaly překvapivé změny teploty v atmosféře Neptunu

Tisková zpráva Evropské jižní observatoře (ESO2206, 11. dubna 2022)

"Takové změny jsme nečekali," říká Michael Roman (University of Leicester, UK), vedoucí autor studie, která byla publikována v časopise Planetary Science Journal. "Jelikož jsme Neptun pozorovali v období, kdy na jižní polokouli nastává léto, očekávali jsme, že teploty budou pomalu růst a nikoliv klesat."  

Podobně jako na Zemi i na Neptunu se během oběhu planety kolem Slunce střídají roční období. Rozdíl je však v tom, že při periodě oběhu 165 let trvá na Neptunu každé roční období asi 40 let. Od roku 2005 panovalo na jižní polokouli Neptunu léto a astronomové byli zvědavi na to, jak se budou měnit teploty s blížícím se slunovratem.    

Vědci proměřili téměř stovku záběrů Neptunu pořízených v tepelném - infračerveném - oboru během 17 let a zkoumali trendy teplotních změn v dosud nejjemnějších detailech.   

Data ukázala, že i přes příchod léta na jižní polokouli větší část planety posledních dvacet let postupně chladla. Průměrná globální teplota na Neptunu poklesla mezi lety 2003 a 2018 o 8 °C.    

V posledních letech - mezi roky 2018 a 2020 - však astronomy překvapilo dramatické oteplení jižního pólu planety, kdy teplota vzrostla o 11 °C. A i když teplý polární vír na Neptunu je znám po mnoho let, takto rychlé oteplení dosud nebylo na planetě pozorováno.

"Naše měření pokrývají méně než polovinu jednoho ročního období na Neptunu, proto nikdo nepředpokládal jakékoliv rozsáhlé nebo rychlé změny," vysvětluje Glenn Orton (Caltech’s Jet Propulsion Laboratory, JPL; USA).

Vědci měřili teplotu planety pomocí astronomických kamer citlivých na infračervené záření. Ke své analýze použili všechny snímky Neptunu pořízené v tomto oboru pozemními přístroji za poslední dvě desetiletí, přičemž zkoumali tepelné záření přicházející z jeho stratosféry. To jim umožnilo vytvořit mapu teploty a jejích změn v průběhu části léta na jižní polokouli.

Jelikož se Neptun nachází asi 4,5 miliardy kilometrů od Slunce, je velmi chladný. Průměrná teplota planety se pohybuje kolem -220 °C a měření ze Země proto není snadné. "Tento typ výzkumu je možný pouze pomocí citlivých infračervených detektorů a velkých dalekohledů, jako je VLT. Ty dokáží pozorovat Neptun bez problémů, takto výkonné přístroje jsou však k dispozici pouze posledních 20 let," upozorňuje spoluautor práce profesor Leigh Fletcher (University of Leicester).

Zhruba třetina použitých záběrů byla pořízena přístrojem VISIR (VLT Imager and Spectrometer for mid-InfraRed), který pracuje na dalekohledu ESO/VLT (Very Large Telescope) na Observatoři Paranal v chilské poušti Atacama. Díky velkému průměru zrcadla a vhodným pozorovacím podmínkám ve velké nadmořské výšce dosahuje VLT výborného rozlišení a pořizuje data mimořádné kvality, včetně velmi ostrých snímků planety Neptun. Vědci rovněž použili data z kosmického dalekohledu Spitzer Space Telescope (NASA) a snímky pořízené pozemními dalekohledy Gemini South (Chile), Subaru, Keck či Gemini North (všechny na Havaji).     

Jelikož teplotní změny na Neptunu byly neočekávané, astronomové v tomto okamžiku ještě nevědí, co je jejich příčinou. Mohly by souviset se změnami v chemickém složení atmosféry Neptunu, aktuálním průběhem počasí, nebo dokonce se slunečním cyklem. V následujících letech bude potřeba získat další pozorování, aby bylo možné příčiny těchto fluktuací odhalit. Budoucí pozemní dalekohledy jako ESO/ELT (Extremely Large Telescope) budou moci sledovat probíhající teplotní změny ještě ve větších detailech, zatímco kosmický James Webb Space Telescope (NASA/ESA/CSA) přinese bezprecedentní nové mapy chemického složení a teplot v atmosféře Neptunu.     

"Myslím, že pro mnoho vědců je Neptun přitažlivý právě proto, že o něm stále víme tak málo," dodává Michael Roman. "Všechno směřuje k mnohem komplexnějšímu pohledu na atmosféru Neptunu a její proměny v čase."

Další informace

Výzkum byl prezentování v článku “Sub-Seasonal Variation in Neptune’s Mid-Infrared Emission”, který byl publikování v časopise The Planetary Science Journal (doi:10.3847/PSJ/ac5aa4).

Složení týmu: M. T. Roman a L. N. Fletcher (School of Physics and Astronomy, University of Leicester, UK), G. S. Orton (Jet Propulsion Laboratory/California Institute of Technology, California, USA), T. K. Greathouse (Southwest Research Institute, San Antonio, TX, USA), J. I. Moses (Space Science Institute, Boulder, CO, USA), N. Rowe-Gurney (Department of Physics and Astronomy, Howard University, Washington DC, USA; Astrochemistry Laboratory, NASA/GSFC, Greenbelt, MD, USA; Center for Research and Exploration in Space Science and Technology, NASA/GSFC, Greenbelt, MD, USA), P. G. J. Irwin (University of Oxford Atmospheric, Oceanic, and Planetary Physics, Department of Physics Clarendon Laboratory, Oxford, UK), A. Antuñano (UPV/EHU, Escuela Ingernieria de Bilbao, Španělsko), J. Sinclair (Jet Propulsion Laboratory/California Institute of Technology, California, USA), Y. Kasaba (Planetary Plasma and Atmospheric Research Center, Graduate School of Science, Tohoku University, Japonsko), T. Fujiyoshi (Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan, HI, USA), I. de Pater (Department of Astronomy, University of California at Berkeley, CA, USA) a H. B. Hammel (Association of Universities for Research in Astronomy, Washington DC, USA).

Evropská jižní observatoř (ESO) umožňuje vědcům z celého světa objevovat tajemství vesmíru ku prospěchu všech. Navrhujeme, stavíme a provozujeme pozemní observatoře světové úrovně, které astronomové využívají k řešení vzrušujících otázek a šíření fascinace astronomií. Podporujeme mezinárodní spolupráci v astronomii. ESO byla založena jako mezivládní organizace v roce 1962 a dnes ji tvoří 16 členských států  – Belgie, Česko, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie – a dvojice strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálii. Ústředí ESO, návštěvnické centrum a planetárium ESO Supernova, se nachází v blízkosti Mnichova v Německu, zatímco chilská poušť Atacama, úžasné místo s jedinečnými podmínkami pro pozorování oblohy, hostí naše dalekohledy. ESO provozuje tři observatoře: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na hoře Paranal jsou to dalekohled VLT (Very Large Telescope) a interferometr VLTI (Very Large Telescope Interferometer), stejně jako dva přehlídkové teleskopy – VISTA pracující v infračervené oblasti a VST (VLT Survey Telescope) pro viditelné světlo. Na Observatoři Paranal bude ESO také hostit a provozovat pole teleskopů CTAS (Cherenkov Telesope Array South) pro detekci Čerenkovova záření v atmosféře - největší a nejcitlivější observatoř gama záření na světě. Společně s mezinárodními partnery provozuje ESO teleskopy pro milimetrovou a submilimetrovou oblast APEX a ALMA pracující na planině Chajnantor. Na hoře Cerro Armazones poblíž Paranalu stavíme nový dalekohled ELT (Extrémně velký dalekohled, Extremly Large Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“. Z našich kanceláří v Santiagu řídíme naši činnost v Chile a spolupráci s místními partnery a veřejností.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Tisková zpráva Evropské jižní observatoře (ESO2206, 11. dubna 2022)