Nuevas imágenes revelan cómo son realmente Neptuno y Urano

Una investigación reciente del profesor Patrick Irwin muestra esto Neptuno Y Urano Ambos tienen un tono similar de verde azulado, lo que desafía las percepciones previas de sus colores. El estudio utilizó datos telescópicos modernos para corregir errores históricos en los colores y explicar los sutiles cambios de color en Urano sobre su órbita.

Neptuno es famoso por su rico color azul y el verde de Urano, pero un nuevo estudio ha revelado que los dos gigantes de hielo en realidad tienen colores mucho más parecidos de lo que se piensa habitualmente.

Las sombras correctas de los planetas fueron confirmadas con la ayuda de una investigación realizada por el profesor Patrick Irwin de la Universidad de California. Universidad de Oxfordque se publica hoy en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Él y su equipo descubrieron que ambos mundos en realidad tienen un tono similar de azul verdoso, a pesar de la creencia popular de que Neptuno es de un azul cielo profundo y Urano tiene una apariencia cian pálida.

Las imágenes de Urano y Neptuno de la Voyager 2/ISS publicadas poco después de los sobrevuelos de la Voyager 2 en 1986 y 1989, respectivamente, se compararon con el reprocesamiento de las imágenes candidatas individuales en este estudio para determinar la mejor estimación de los colores verdaderos de estos planetas. Crédito: Patrick Irwin

Concepto erróneo sobre los colores planetarios.

Los astrónomos saben desde hace mucho tiempo que la mayoría de las imágenes modernas de los dos planetas no reflejan con precisión sus verdaderos colores.

Esta idea errónea surgió debido a fotografías tomadas de ambos planetas durante el siglo XX, incluso por… NASAMisión Voyager 2, la única nave espacial que cruza estos mundos: imágenes grabadas en colores separados.

Las imágenes monocromáticas se recombinaron posteriormente para crear imágenes compuestas en color, que no siempre estaban equilibradas con precisión para una imagen en color «verdadero» y, a menudo, se hacían «demasiado azules», especialmente en el caso de Neptuno.

Urano visto por HST/WFC3 entre 2015 y 2022. Durante esta secuencia, el Polo Norte de color verde claro oscila hacia el Sol y la Tierra. En estas imágenes, el ecuador y la latitud están marcados en 35 norte y 35 sur. Crédito: Patrick Irwin

Además, el contraste de las primeras imágenes de Neptuno tomadas por la Voyager 2 se ha mejorado considerablemente para revelar mejor las nubes, las bandas y los vientos que conforman nuestra visión moderna de Neptuno.

El profesor Irwin dijo: «Aunque las conocidas imágenes de Urano tomadas por la Voyager 2 se publicaron en una forma más cercana al color ‘verdadero’, las imágenes de Neptuno en realidad fueron estiradas y mejoradas y, por lo tanto, desplazadas hacia el azul artificialmente».

«Aunque los científicos planetarios conocían el color saturado artificialmente en ese momento, y se publicaron imágenes con leyendas que lo explican, esta distinción se ha perdido con el tiempo».

«Al aplicar nuestro modelo a los datos originales, pudimos reconstruir la representación más precisa hasta la fecha del color de Neptuno y Urano».

Explicando los verdaderos colores a través de la investigación moderna

En el nuevo estudio, los investigadores utilizaron datos de telescopio espacial HubbleEl generador de imágenes espectrógrafo del telescopio espacial (STIS) y el explorador de espectrógrafo de unidades múltiples (contemplación) en el Observatorio Europeo Austral Telescopio muy grande. En ambos dispositivos, cada píxel es un espectro continuo de colores.

Esto significa que las observaciones STIS y MUSE se pueden procesar sin ambigüedades para determinar el verdadero color aparente de Urano y Neptuno.

Los investigadores utilizaron estos datos para reequilibrar las imágenes en color compuestas grabadas por la Voyager 2, así como por la Cámara de Campo Amplio 3 (WFC3) del Telescopio Espacial Hubble.

Esto reveló que Urano y Neptuno son en realidad tonos de verde azulado algo similares. La principal diferencia es que Neptuno tiene un ligero toque extra azul, que según el modelo es causado por una capa de neblina más delgada en ese planeta.

Animación de los cambios estacionales de color en Urano durante dos años uranianos (un año uraniano equivale a 84,02 años terrestres), que se extiende desde 1900 hasta 2068 y comienza justo antes del solsticio de verano austral, cuando el polo sur de Urano apunta casi directamente hacia el Sol.
El disco izquierdo muestra la apariencia de Urano a simple vista, mientras que el color del disco derecho se ha ampliado y mejorado para hacer que las características atmosféricas sean más pronunciadas. En esta animación, la rotación de Urano se ha ralentizado más de 3.000 veces para que se pueda ver la rotación del planeta, con nubes de tormenta separadas que pasan a través del disco del planeta.
A medida que el planeta avanza hacia los solsticios, se puede ver una pálida «capa» polar de creciente opacidad de las nubes y disminución de la abundancia de metano que llena una mayor parte del disco del planeta, lo que provoca cambios estacionales en el color general del planeta.
El cambio de tamaño del disco de Urano se debe a la cambiante distancia de Urano al Sol durante su órbita.
Crédito: Patrick Irwin, Universidad de Oxford

Explica las diferencias de color en Urano.

El estudio también proporciona una respuesta al antiguo misterio de por qué Urano cambia ligeramente de color durante su órbita de 84 años alrededor del sol.

Los investigadores llegaron a esta conclusión después de comparar por primera vez imágenes del gigante de hielo con mediciones de su brillo, que fueron registradas por el Observatorio Lowell en Arizona entre 1950 y 2016 en longitudes de onda azul y verde.

Estas mediciones mostraron que Urano aparece ligeramente más verde en los solsticios (es decir, verano e invierno), cuando uno de los polos del planeta apunta hacia nuestra estrella. Pero durante el equinoccio (cuando el sol está por encima del ecuador) su color es algo más azul.

Parte de la razón es que Urano tiene una rotación muy inusual.

En realidad, gira casi de lado durante su órbita, lo que significa que durante los solsticios del planeta, su polo norte o sur apunta casi directamente hacia el Sol y la Tierra.

Esto es importante, dijeron los investigadores, porque cualquier cambio en la reflectividad de las regiones polares tendría un impacto significativo en el brillo general de Urano cuando se ve desde nuestro planeta.

Lo que los astrónomos no han tenido tan claro es cómo o por qué difiere esta reflexión.

Esto llevó a los investigadores a desarrollar un modelo que compara los espectros de las regiones polares de Urano con los de sus regiones ecuatoriales.

Descubrió que las regiones polares reflejan más las longitudes de onda verdes y rojas que las azules, en parte porque el metano, que absorbe el rojo, es aproximadamente la mitad de abundante cerca de los polos que en el ecuador.

Sin embargo, esto no fue suficiente para explicar completamente el cambio de color, por lo que los investigadores agregaron una nueva variable al modelo en forma de una «capa» de niebla helada que se espesa gradualmente y que se había observado previamente durante el verano, el polo iluminado por el sol como el planeta. Pasa del equinoccio al solsticio.

Los astrónomos creen que probablemente esté compuesto de partículas de hielo de metano.

Cuando se simularon en el modelo, las partículas de hielo tenían una mayor reflectancia en las longitudes de onda verde y roja en los polos, lo que explica por qué Urano es más verde en el solsticio.

El profesor Irwin dijo: «Este es el primer estudio que compara un modelo cuantitativo con datos de imágenes para explicar por qué Urano cambia de color durante su órbita».

«De esta manera, demostramos que Urano es más verde en el solsticio debido a una disminución en la abundancia de metano en las regiones polares, pero también a un aumento en el espesor de las partículas de hielo de metano brillantemente dispersas».

La Dra. Heidi Hamill, de la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA), que ha pasado décadas estudiando Neptuno y Urano pero que no participó en el estudio, dijo: «La percepción errónea del color de Neptuno, así como los cambios de color inusuales de Urano, nos han confundido durante décadas. Este estudio exhaustivo debería finalmente poner fin a ambas cuestiones.

Exploración futura e investigación continua.

Sobre la base del legado de la Voyager en la década de 1980, los gigantes de hielo Urano y Neptuno siguen siendo un destino tentador para futuros exploradores robóticos.

El profesor Lee Fletcher, científico planetario de la Universidad de Leicester y coautor del nuevo estudio, dijo: «La misión de explorar el sistema de Urano, desde su extraña atmósfera estacional hasta su diversa colección de anillos y lunas, es un gran desafío». -perfil uno.” Prioridad para las agencias espaciales en las próximas décadas.

Sin embargo, incluso un explorador planetario de larga vida que orbite alrededor de Urano sólo capturaría una breve instantánea de un año uraniano.

«Estudios terrestres como este, que muestran cómo la apariencia y el color de Urano han cambiado a lo largo de las décadas en respuesta a las estaciones más extrañas del sistema solar, serán vitales para poner los descubrimientos de esta futura misión en su contexto más amplio», añadió el profesor Fletcher.

Referencia: “Modelado del ciclo estacional de color y tamaño de Urano y comparación con Neptuno” por Patrick J. J. Irwin, Jack Dobinson, Arjuna James, Nicholas A. Tenby, Amy A. Simon, Lee N. Fletcher, Michael T. Roman, Glenn S. Orton, Michael H. Wong, Daniel Toledo, Santiago Pérez Hoyos y Julie Beck, 12 de septiembre de 2023. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
doi: 10.1093/mnras/stad3761