Astronomowie obserwowali zorze na Saturnie, Jowiszu albo Uranie już ponad 30 lat temu. Teraz Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) po raz pierwszy wychwycił to zjawisko na Neptunie. Praca na ten temat, przygotowana przez naukowców z Wielkiej Brytanii, Stanów Zjednoczonych i Japonii, ukazała się w czasopiśmie „Nature Astronomy”.

Zorza polarna powstaje wskutek burz geomagnetycznych na Słońcu. Strumień naładowanych elektrycznie cząstek wyrzucanych z wielką prędkością z naszej gwiazdy – czyli wiatr słoneczny – dociera do Ziemi lub innej planety. Gdy cząstki przenikają do górnych warstw atmosfery, zderzają się z cząstkami występujących tam gazów i pojawia się światło. Zorze nie zawsze świecą w świetle widzialnym, na przykład na Saturnie występują głównie w ultrafiolecie.

Na Ziemi zorze polarne są widoczne w pobliżu biegunów – ku nim pole magnetyczne naszej planety kieruje naładowane cząstki z wiatru słonecznego. Tymczasem na Neptunie zjawisko to występuje w niedużej odległości od równika, po obu jego stronach. To dlatego, jak tłumaczą badacze, że pole magnetyczne Neptuna jest odchylone o 47 stopni od osi jego obrotu i bieguny magnetyczne znajdują się tam pomiędzy równikiem a biegunami geograficznymi.

Ślady zorzy uchwyciła już na Neptunie sonda kosmiczna Voyager 2, która przeleciała obok tej planety w 1989 r. Jednak do teraz kolejne obserwacje, także przy użyciu Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, nie potwierdziły obecności tego zjawiska.

„Astronomowie próbowali wykryć zorzę polarną Neptuna od dziesięcioleci i każda próba kończyła się niepowodzeniem. Okazało się, że obserwacja była możliwa tylko dzięki wysokiej czułości teleskopu Webba w podczerwieni” – powiedział dr Henrik Melin z Wydziału Matematyki, Fizyki i Elektrotechniki Uniwersytetu Northumbria (Wielka Brytania), współautor badania.

Korzystając ze spektrografu bliskiej podczerwieni (NIRS, Near Infrared Spectroscopy) – przyrządu, w który jest wyposażony teleskop Webba – astronomowie uchwycili zorze polarne Neptuna w czerwcu 2023 roku. Okazało się, że za poświatę odpowiadają kationy trójwodorowe – cząstki tworzące się, gdy wiatr kosmiczny zderza się z atmosferą planety.

Na podstawie analizy danych z Voyagera 2 i teleskopu Webba astronomowie ustalili również, że w ciągu ostatnich dekad górna warstwa atmosfery Neptuna znacznie się ochłodziła. To ważne, bo w niskich temperaturach zorze są znacznie słabsze, a odbijające się od chmur planety światło mogło je maskować.

"Zorza Neptuna świeci z mniej niż 1 procentem jasności, jakiej się spodziewaliśmy. To wyjaśnia, dlaczego jej nie widzieliśmy. Ale mamy teraz nową zagadkę: dlaczego Neptun tak bardzo się ochłodził?" – podsumował dr James O'Donoghue, astronom z Uniwersytetu Reading (Wielka Brytania), jeden z autorów pracy.

Anna Bugajska (PAP)

abu/ zan/