Нептун известен своим насыщенным синим цветом, а Уран — зеленым, но новое исследование показало, что два ледяных гиганта на самом деле гораздо ближе по цвету, чем обычно считается.
Правильные оттенки планет были подтверждены с помощью исследования под руководством профессора Патрика Ирвина из Оксфордского университета, которое было опубликовано в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.
Он и его команда обнаружили, что обе планеты на самом деле имеют схожий зеленовато-голубой оттенок, несмотря на общепринятое мнение, что Нептун темно-лазурного цвета, а Уран бледно-голубого.
Астрономам давно известно, что большинство современных изображений двух планет не совсем точно отражают их истинные цвета. Неправильное представление возникло из—за того, что изображения обеих планет, сделанные в 20 веке, в том числе миссией НАСА "Вояджер-2", единственным космическим аппаратом, пролетавшим мимо этих миров, были представлены в разных цветах.
Позже одноцветные изображения были рекомбинированы для создания составных цветных изображений, которые не всегда были точно сбалансированы для получения "истинного" цветного изображения и — особенно в случае Нептуна — часто получались "слишком синими".
Кроме того, ранние изображения Нептуна с "Вояджера-2" были сильно контрастированы, чтобы лучше показать облака, полосы и ветры, которые формируют наш современный взгляд на Нептун.
Профессор Ирвин сказал: "Хотя известные изображения Урана с "Вояджера-2" были опубликованы в форме, более близкой к "истинному" цвету, изображения Нептуна были, фактически, растянуты и улучшены, и поэтому искусственно сделаны слишком голубыми. Несмотря на то, что в то время среди планетологов был известен искусственно насыщенный цвет — и изображения были опубликованы с поясняющими это подписями, — со временем это различие утратилось. Применив нашу модель к исходным данным, мы смогли воссоздать наиболее точное представление о цвете как Нептуна, так и Урана ".
В новом исследовании исследователи использовали данные спектрографа визуализации космического телескопа Хаббл (STIS) и многоэлементного спектроскопического прибора (MUSE) на Очень большом телескопе Европейской Южной обсерватории. В обоих приборах каждый пиксель представляет собой непрерывный спектр цветов.
Это означает, что наблюдения STIS и MUSE могут быть однозначно обработаны для определения истинного видимого цвета Урана и Нептуна. Исследователи использовали эти данные для изменения баланса составных цветных изображений, сделанных камерой "Вояджера-2", а также широкоугольной камерой 3 космического телескопа "Хаббл" (WFC3).
Это показало, что Уран и Нептун на самом деле имеют довольно похожий зеленовато-голубой оттенок. Основное отличие состоит в том, что Нептун имеет небольшой оттенок дополнительного синего, который, как показывает модель, обусловлен более тонким слоем дымки на этой планете.
Исследование также дает ответ на давнюю загадку, почему цвет Урана слегка меняется в течение 84-летнего обращения вокруг Солнца. Авторы пришли к своему выводу после первого сравнения изображений ледяного гиганта с измерениями его яркости, которые были зарегистрированы обсерваторией Лоуэлла в Аризоне в 1950-2016 годах на синих и зеленых длинах волн.
Эти измерения показали, что Уран выглядит немного зеленее в дни своего солнцестояния (то есть летом и зимой), когда один из полюсов планеты направлен в сторону нашей звезды. Но во время равноденствий — когда солнце находится над экватором - оно имеет несколько более голубой оттенок.
Известно, что одной из причин этого было то, что Уран имеет крайне необычное вращение. Он фактически вращается почти на боку во время своей орбиты, что означает, что во время солнцестояний планеты ее северный или южный полюс направлен почти прямо к Солнцу и Земле. По словам авторов, это важно, потому что любые изменения отражательной способности полярных областей, следовательно, окажут большое влияние на общую яркость Урана при взгляде с нашей планеты.
Что астрономам было менее ясно, так это то, как и почему эта отражательная способность отличается. Это побудило исследователей разработать модель, которая сравнивала спектры полярных областей Урана с его экваториальными областями. Было обнаружено, что полярные области лучше отражают свет на зеленых и красных длинах волн, чем на синих, отчасти потому, что метана, который поглощает красный цвет, около полюсов примерно вдвое меньше, чем на экваторе.
Однако этого было недостаточно, чтобы полностью объяснить изменение цвета, поэтому исследователи добавили в модель новую переменную в виде "капюшона" постепенно сгущающейся ледяной дымки, которая ранее наблюдалась над летним солнечным полюсом, когда планета перемещается от равноденствия к солнцестоянию.
Астрономы полагают, что они, вероятно, состоят из частиц метанового льда. При моделировании частицы льда еще больше увеличили отражение на зеленых и красных длинах волн на полюсах, предлагая объяснение того, почему Уран более зеленый в день солнцестояния.
Профессор Ирвин сказал: "Это первое исследование, в котором количественная модель сопоставляется с данными изображений, чтобы объяснить, почему цвет Урана меняется во время обращения по орбите. Таким образом, мы продемонстрировали, что Уран более зеленый в день солнцестояния из-за уменьшения содержания метана в полярных регионах, но также увеличения толщины ярко рассеивающих метановых частиц льда ".
Доктор Хайди Хаммель из Ассоциации университетов по астрономическим исследованиям (AURA), которая потратила десятилетия на изучение Нептуна и Урана, но не принимала участия в исследовании, сказала: "Неправильное восприятие цвета Нептуна, а также необычные изменения цвета Урана десятилетиями терзали нас. Это всестороннее исследование должно окончательно решить оба вопроса ".
Ледяные гиганты Уран и Нептун остаются заманчивым местом назначения для будущих исследователей-роботов, опираясь на наследие "Вояджера" 1980-х годов.
Профессор Ли Флетчер, планетолог из Университета Лестера и соавтор нового исследования, сказала: "Миссия по исследованию системы Урана — от ее причудливой сезонной атмосферы до разнообразной коллекции колец и лун — является первоочередной задачей космических агентств на ближайшие десятилетия".
"Подобные земные исследования, показывающие, как внешний вид и цвет Урана менялись на протяжении десятилетий в ответ на самые странные сезоны в Солнечной системе, будут жизненно важны для того, чтобы поместить открытия этой будущей миссии в более широкий контекст", - добавил профессор Флетчер.
Источник: Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества, Оксфордский университет
Информация о космосе также есть в сообществе в ВК https://vk.com/fotoastronomiya
Дополнительные материалы
