Występowanie dużych plam w atmosferach olbrzymich planet w Układzie Słonecznym jest powszechne. Najbardziej znanym przypadkiem jest Wielka Czerwona Plama na Jowiszu, która jest ogromnym antycyklonem istniejącym od kilkuset lat. Wielka Czerwoną Plamę można dostrzec nawet przy pomocy niewielkich teleskopów amatorskich.

Jednak w przypadku Neptuna do tej pory obserwacje plam w jego atmosferze przy pomocy teleskopów naziemnych nie były możliwe. Ciemna plama została po raz pierwszy sfotografowana na Neptunie przez amerykańską sondę Voyager 2 w 1989 toku, gdy sonda przelatywała w pobliżu planety. Plama zniknęła po kilku latach.

Plamy na Neptunie są tajemnicze dla naukowców, gdyż nie są stałymi strukturami atmosfery Neptuna i nigdy nie było możliwości, aby zbadać je wystarczająco szczegółowo. Okazja pojawiła się, gdy Kosmicznym Teleskopem Hubble’a odkryto inne ciemne plamy na Neptunie, a w szczególności plamę, którą po razie pierwszy dostrzeżoną w 2018 roku.

Najnowszymi pracami kierował Patrick Irwin, profesor z University of Oxford w Wielkiej Brytanii. Wyniki opublikowano w "Nature Astronomy". Jego zespół wykorzystał Bardzo Duży Teleskop (ang. Very Large Telescope, VLT), działający w Obserwatorium Paranal w Chile, należącym do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO).

Badacze postanowili spróbować przeanalizować plamę przy pomocy teleskopu naziemnego wyposażonego w instrument idealnie nadający się do takiego zadania. Wykorzystano spektrograf Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) pracujący na teleskopie VLT. Udało się rozdzielić światło słoneczne odbijane przez Neptuna i jego plamę na składowe kolory (które odpowiadają różnym długościom fali świetlnej), uzyskując widmo. Przy czym MUSE to spektrograf 3D – potrafi w każdym pikselu zmierzyć intensywność światła jako funkcję jego koloru (długości fali). Uzyskuje się w ten sposób zestaw danych 3D, w którym każdy piksel obrazu ma pełne widmo światła. MUSE potrafi w ten sposób zmierzyć 3500 kolorów.

Dodatkowym czynnikiem bez którego naziemne obserwacje ciemnej plany na Neptunie nie byłyby możliwe, jest optyka adaptacyjna. Koryguje ona wpływ turbulencji atmosferycznych na obraz obiektów astronomicznych, co istotnie zwiększa ostrość uzyskiwanych obrazów.

Różne długości fali pozwalają naukowcom próbkować różne głębokości w atmosferze Neptuna, więc dysponując widmem można było lepiej ustalić wysokość na której znajduje się plama. Co więcej, uzyskano też zaskakujący wynik: okazało się, że tuż obok ciemnej plamy znajduje się jasna – rzadki typ chmury nigdy wcześniej nie zidentyfikowany, nawet z kosmosu. Jasna chmura jest na tym poziomie atmosfery co ciemna, a więc jest to inny typ struktury w porównaniu do obserwowanych wcześniej małych chmur towarzyszących lodom metanu na dużych wysokościach.

"To zdumiewający wzrost zdolności ludzkości do obserwowania kosmosu. Początkowo mogliśmy jedynie wykrywać te plamy, wysyłając sondy kosmiczne, takie jak Voyager. Następnie uzyskaliśmy możliwość robienia tego zdalnie przy pomocy Teleskopu Hubble’a. W końcu technologia uległa takiemu zaawansowaniu, że możemy to robić z powierzchni Ziemi" - wskazał współautor badań, Michael Wong z University of California (Berkeley, USA).

"To może zakończyć moją karierę jako obserwatora Teleskopem Hubble’a" - dodał żartobliwie.

Nauka w Polsce

cza/ zan/