El Telescopio Webb observa Auroras en Neptuno por primera vez

 A la izquierda, una imagen de Neptuno con colores mejorados, obtenida por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA. A la derecha, esta imagen se combina con datos del Telescopio Espacial James Webb de la NASA. Credits: NASA, ESA, CSA, STScI, Heidi Hammel (AURA), Henrik Melin (Northumbria University), Leigh Fletcher (University of Leicester), Stefanie Milam (NASA-GSFC)

Por primera vez, el Telescopio Espacial James Webb de la NASA ha captado la brillante actividad auroral en Neptuno. Las auroras se producen cuando partículas energéticas, a menudo provenientes del Sol, quedan atrapadas en el campo magnético de un planeta y finalmente impactan la atmósfera superior. La energía liberada durante estas colisiones crea el resplandor característico.

En el pasado, los astrónomos habían observado indicios prometedores de actividad auroral en Neptuno, por ejemplo, en el sobrevuelo de la Voyager 2 de la NASA en 1989. Sin embargo, fotografiar y confirmar las auroras en Neptuno ha sido un desafío para los astrónomos durante mucho tiempo, a pesar de las detecciones exitosas en Júpiter, Saturno y Urano. Neptuno era la pieza faltante del rompecabezas para detectar auroras en los planetas gigantes de nuestro sistema solar.

“Resulta que obtener imágenes de la actividad auroral en Neptuno solo fue posible gracias a la sensibilidad de Webb en el infrarrojo cercano”, afirmó Henrik Melin, autor principal de la Universidad de Northumbria, quien dirigió la investigación en la Universidad de Leicester. “Fue impresionante no solo ver las auroras, sino también el detalle y la claridad de la señal que las caracteriza”.

Los datos se obtuvieron en junio de 2023 utilizando el Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano de Webb. Además de la imagen del planeta, los astrónomos obtuvieron un espectro para caracterizar la composición y medir la temperatura de la atmósfera superior del planeta (la ionosfera). Por primera vez, encontraron una línea de emisión extremadamente prominente que indica la presencia del catión trihidrógeno (H₃), que puede formarse en las auroras. En las imágenes de Neptuno de Webb, la aurora brillante aparece como manchas representadas en cian.

“El H3+ ha sido un claro indicador de actividad auroral en todos los gigantes gaseosos —Júpiter, Saturno y Urano—, y esperábamos observar lo mismo en Neptuno al investigar el planeta durante años con las mejores instalaciones terrestres disponibles”, explicó Heidi Hammel, de la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, científica interdisciplinaria del Webb y líder del programa de Observación de Tiempo Garantizado para el Sistema Solar, donde se obtuvieron los datos. “Solo con un equipo como Webb hemos obtenido finalmente esa confirmación”.

La actividad auroral observada en Neptuno también es notablemente diferente a la que estamos acostumbrados a ver aquí en la Tierra, o incluso en Júpiter o Saturno. En lugar de limitarse a los polos norte y sur del planeta, las auroras de Neptuno se localizan en las latitudes medias geográficas del planeta; piensen en la ubicación de Sudamérica en la Tierra.

Esto se debe a la extraña naturaleza del campo magnético de Neptuno, descubierto originalmente por la Voyager 2 en 1989, que presenta una inclinación de 47 grados con respecto al eje de rotación del planeta. Dado que la actividad auroral se concentra donde los campos magnéticos convergen en la atmósfera del planeta, las auroras de Neptuno se encuentran lejos de sus polos de rotación.

La revolucionaria detección de las auroras de Neptuno nos ayudará a comprender cómo interactúa su campo magnético con las partículas que emanan del Sol hacia los confines de nuestro sistema solar, lo que representa una ventana totalmente nueva en la ciencia atmosférica de los gigantes de hielo.

A partir de las observaciones del telescopio Webb, el equipo también midió la temperatura de la parte superior de la atmósfera de Neptuno por primera vez desde el sobrevuelo de la Voyager 2. Los resultados dan una pista de por qué las auroras de Neptuno permanecieron ocultas a los astrónomos durante tanto tiempo.

"Me quedé atónito: la atmósfera superior de Neptuno se ha enfriado varios cientos de grados", declaró Melin. De hecho, la temperatura en 2023 fue un poco más de la mitad que en 1989.

A lo largo de los años, los astrónomos han predicho la intensidad de las auroras de Neptuno basándose en la temperatura registrada por la Voyager 2. Una temperatura sustancialmente más fría resultaría en auroras mucho más tenues. Esta baja temperatura probablemente sea la razón por la que las auroras de Neptuno han permanecido inadvertidas durante tanto tiempo. El drástico enfriamiento también sugiere que esta región de la atmósfera puede cambiar considerablemente a pesar de que el planeta se encuentra 30 veces más lejos del Sol que la Tierra.

Con estos nuevos hallazgos, los astrónomos ahora esperan estudiar Neptuno con el telescopio Webb a lo largo de un ciclo solar completo, un período de 11 años de actividad impulsado por el campo magnético del Sol. Los resultados podrían proporcionar información sobre el origen del extraño campo magnético de Neptuno e incluso explicar por qué está tan inclinado.

“Mientras miramos hacia el futuro y soñamos con futuras misiones a Urano y Neptuno, ahora sabemos lo importante que será contar con instrumentos sintonizados con las longitudes de onda de la luz infrarroja para continuar estudiando las auroras”, añadió Leigh Fletcher, de la Universidad de Leicester, coautor del artículo. “Este observatorio finalmente ha abierto una ventana a esta última ionosfera, previamente oculta, de los planetas gigantes”.

Fuente: NASANET