海王星の謎の暗黒点を地球から初めて発見

天文学者はヨーロッパ南天天文台を使用しています 非常に大きな望遠鏡 (VLT) 大きなダークスポットを確認しました ネプチューン大気中で、隣接する小さな明るい点があります。 これは、地上の望遠鏡を使って行われたこの種の初めての観測です。

天文学者たちは、ヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡（VLT）を使用して、海王星の大気中に大きな暗い点と、その隣に予期せぬ小さな明るい点があることを観察しました。 地球上の望遠鏡を使ってこの惑星上の暗黒点が観測されたのはこれが初めてです。 海王星の大気中に時折見られるこうした青色の背景の特徴は天文学者にとって謎であり、新たな発見はその性質と起源についてのさらなる手がかりを提供する。

大きな斑点は巨大惑星の大気中によく見られる特徴であり、その中で最も有名なものは 木星大赤斑。 ダークスポットは海王星で初めて発見された NASA1989 年にボイジャー 2 号が誕生し、数年後に姿を消しました。 カリフォルニア大学ロサンゼルス校のパトリック・アーウィン教授は、「ダークスポットが最初に発見されて以来、私はこのとらえどころのない、短命な暗黒の特徴が何なのかを常に疑問に思っていた」と語る。 オックスフォード大学 8月24日に発表された研究の主任研究者として英国で 自然天文学。

使用 イソ天文学者は超大型望遠鏡 (VLT) を使用して、海王星の大気中に大きな暗い点と、それに隣接する予想外の小さな明るい点を観察しました。 この短いビデオは彼らの発見を要約しています。 クレジット: ISO

メモからの結果

アーウィンと彼のチームは、ヨーロッパ南天天文台のVLTからのデータを使用して、暗い斑点が雲の「晴れ」によって引き起こされた可能性を排除しました。 新しい観測は、代わりに、この暗い斑点は、海王星の大気中で氷と霧が混ざり合う主な目に見える霞層の下の層にある暗い空気粒子の結果である可能性が高いことを示唆しています。

ダークスポットは海王星の大気の永続的な特徴ではなく、天文学者もこれまで十分に詳細に研究できなかったため、この結論に達するのは簡単ではありませんでした。 その機会はNASA/ESAの後に訪れた ハッブル宇宙望遠鏡 2018年に初めて検出された海王星の北半球の1つを含む、海王星の大気中にいくつかのダークスポットが検出されました。アーウィンと彼のチームは、これらの困難な観測に最適な機器を使用して、地球からそれらのダークスポットの研究に直ちに着手しました。

VLT のマルチユニット スペクトル エクスプローラーの使用 (熟考）、研究者らは、海王星とそのスポットから反射された太陽光をその成分の色、つまり波長に分割し、三次元スペクトルを取得することができました。^[1] これは、以前よりも詳細に場所を研究できることを意味します。 「地球から最初のダークスポットを検出できただけでなく、そのような特徴の反射率スペクトルを初めて記録できたことを非常にうれしく思います」とアーウィン氏は言います。

この画像は、ヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡の MUSE 機器によって検出された惑星海王星を示しています。 Neptune 内の各ピクセルで、MUSE は入射光をその成分の色または波長に分割します。 これは、何千もの異なる波長の画像を一度に取得するようなもので、天文学者に豊富な貴重な情報を提供します。 この画像は、MUSE によってキャプチャされたすべての色を海王星の「通常の」ビューに組み合わせたもので、右上に暗い点が見られます。 クレジット: ISO/B. アーウィンら。

スペクトル分析の重要性

異なる波長は海王星の大気の異なる深さを調査するため、分光計を使用することで、天文学者は惑星の大気中の暗点がどの高度に位置するかをより正確に判断できるようになりました。 このスペクトルは大気のさまざまな層の化学組成に関する情報も提供し、チームになぜスポットが非常に暗く見えるのかについての手がかりを与えました。

観察では驚くべき結果も得られました。 研究の共著者でマサチューセッツ工科大学宇宙研究センターの研究者マイケル・ウォン氏は、「その過程で、これまで宇宙からも確認されていなかった、まれなタイプの明るく深い雲を発見した」と述べた。 カリフォルニア大学バークレー校、 アメリカ合衆国。 この珍しいタイプの雲は、より大きな主要な暗点の隣に明るい点として現れ、VLT データは、新しい「深く明るい雲」が大気中で主な暗点と同じレベルにあったことを示しています。 これは、これまでに観測された高高度のメタン氷の小さな「伴雲」と比較して、それらがまったく新しいタイプの特徴であることを意味します。

このアニメーションは、ヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡にある MUSE 装置で観測された惑星海王星を示しています。 Neptune 内の各ピクセルで、MUSE は入射光をその成分の色または波長に分割します。 これは、何千もの異なる波長の画像を一度に取得するようなもので、天文学者に豊富な貴重な情報を提供します。 このアニメーションでは、これらのさまざまな波長をすべてスキャンし、さまざまな暗い特徴と明るい特徴を明らかにしています。 天文学者は、これらの特徴が最も顕著に現れる波長に基づいて、その原因と海王星の大気の深さがどの程度であるかを解明することができます。 クレジット: ISO/B. アーウィンら/L. カルサーダ

将来の観測への影響

ヨーロッパ南天天文台の VLT 望遠鏡の助けにより、天文学者は地球からそのようなパッチの特徴を研究することが可能になりました。 「これは、宇宙を観察する人類の能力の驚くべき向上です。最初は、ボイジャーなどの宇宙船をそこに送り込むことによってのみこれらのスポットを検出できました。その後、ハッブルを使用して遠くからそれらを観察する能力を獲得しました。」 「これを可能にするために進化しました。地球」とウォン氏は結論付け、「これでは私はハッブル観測員の職を失うかもしれない！」と冗談めかして付け加えた。

このアニメーションは、ヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡にある MUSE 装置で観測された惑星海王星を示しています。 Neptune 内の各ピクセルで、MUSE は入射光をその成分の色または波長に分割します。 これは、何千もの異なる波長の画像を一度に取得するようなもので、天文学者に豊富な貴重な情報を提供します。

このアニメーションの最初の画像は、MUSE によってキャプチャされたすべての色を海王星の「通常の」ビューに結合しており、右上に暗い点が見られます。 次に、551 nm (青)、831 nm (緑)、848 nm (赤) という特定の波長の画像が表示されます。 色は表示のみを目的としたものであることに注意してください。

ダークスポットは、より短い（より青い）波長でより顕著になります。 この暗点の隣に、MUSE は小さな明るい点も捉えました。これは、831 nm の中央の画像でのみ確認でき、大気深部に位置しています。 このタイプの明るく深い雲は、地球上でこれまで確認されたことがありません。 画像には、海王星の左下端に向かって、長波長で見られる他のいくつかの浅い明るい斑点も示されています。

地球から海王星の暗点を画像化することは、VLT の補償光学施設のおかげでのみ可能でした。この施設により、大気の乱流によって引き起こされるブレが補正され、MUSE が非常に鮮明な画像を取得できるようになります。 地球上の暗い特徴と明るい特徴をより強調するために、天文学者は MUSE データを慎重に処理し、ここで見られるものを得ました。

クレジット: ISO/B. アーウィンら。

ノート

1. MUSE は、天文学者が海王星などの天体全体を一度に観察できるようにする 3D スペクトログラムです。 各ピクセルで、デバイスは色または波長の関数として光の強度を測定します。 結果として得られるデータは、画像の各ピクセルに全スペクトルの光が含まれる 3D 配列を形成します。 MUSE は合計 3,500 色以上を測定します。 この機器は、地球の大気の乱気流を補正する補償光学を利用するように設計されており、その結果、可能な限り鮮明な画像が得られます。 この特徴の組み合わせがなければ、地球から海王星の暗点を研究することは不可能だったでしょう。

参考文献：「海王星の大気中のダークスポットの色と垂直構造の分光学的決定」パトリック・J・G・アーウィン、ジャック・ドビンソン、アルジュナ・ジェームス、マイケル・H・ウォン、リー・N・フレッチャー、マイケル・T・ローマン、ニコラス・A. テンビー、ダニエル トレド、グレン S オートン、サンティアゴ ペレス オヨス、オーギュスティン サンチェス ラベガ、ローレンス スルモフスキー、エイミー A. Simon、Raul Morales Guberias、Emke De Pater、Statia L. Cook、2023 年 8 月 24 日、こちらからご覧いただけます。 自然天文学。
土井: 10.1038/s41550-023-02047-0

チームはパトリック・J・G・アーウィン（英国オックスフォード大学）で構成されています。 [Oxford])、ジャック ドビンソン (オックスフォード)、アルジュナ ジェームス (オックスフォード)、マイケル H. ウォン (カリフォルニア大学、米国) [Berkeley]）、リー・N・フレッチャー（レスター大学、英国） [Leicester]）、マイケル・T・ローマン（レスター・シティ）、ニコラス・A. テンビー（ブリストル大学、イギリス）、ダニエル・トレド（スペイン航空宇宙技術研究所）、Glenn S. Orton (JPL、米国)、Santiago Pérez Hoyos (バスク大学、スペイン) [UPV/EHU])、Agustín Sánchez-Lavega (UPV/EHU)、Lawrence Syromovsky (ウィスコンシン大学、米国)、Amy Simon (太陽系探査部門、NASA ゴダード宇宙飛行センター、米国)、Raul Morales-Jubillas (ニューメキシコ工科大学、米国) ）、エムケ・D・ペイター（バークレー）、スタティア・L・クック（コロンビア大学、 アメリカ合衆国）。