Por primera vez se detecta desde la Tierra una misteriosa mancha oscura en Neptuno
Gracias al Very Large Telescope (VLT) de ESO, la comunidad astronómica ha podido observar, en la atmósfera de Neptuno, una gran mancha oscura y, a su lado, un inesperado punto brillante más pequeño. Es la primera vez que, con un telescopio terrestre, se observa una mancha oscura en el planeta. Estos fenómenos ocasionales detectados en el fondo azul de la atmósfera de Neptuno son un misterio para la comunidad astronómica y estos nuevos resultados proporcionan más pistas sobre su naturaleza y origen.
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| Esta imagen muestra observaciones de Neptuno realizadas con el instrumento MUSE, instalado en el Very Large Telescope (VLT) de ESO. Para cada píxel de Neptuno captado, MUSE divide la luz entrante en sus colores constituyentes o longitudes de onda. Es algo parecido a obtener imágenes en miles de longitudes de onda diferentes a la vez, lo cual proporciona a la comunidad astronómica una gran cantidad de información valiosa. La imagen de la derecha combina todos los colores captados por MUSE en una vista "natural" de Neptuno en la que puede apreciarse una mancha oscura en la parte superior derecha. Luego vemos imágenes en longitudes de onda específicas: 551 nanómetros (azul), 831 nm (verde) y 848 nm (rojo). Hay que tener en cuenta que los colores son solo indicativos, con el fin de poder distinguirlos. La mancha oscura es más prominente en longitudes de onda más cortas (más azules). Justo al lado de esta mancha oscura, MUSE también captó una pequeña mancha brillante ubicada en una zona profunda de la atmósfera, y que aquí vemos solo en la imagen del medio, a 831 nm. Nunca antes se había identificado este tipo de nube brillante profunda en el planeta. Las imágenes también muestran varios puntos brillantes menos profundos hacia el borde inferior izquierdo de Neptuno, vistos en longitudes de onda largas. Obtener imágenes de la mancha oscura de Neptuno desde Tierra fue posible gracias a la Instalación de Óptica Adaptativa del VLT, que corrige las aberraciones causadas por la turbulencia atmosférica y permite a MUSE obtener imágenes nítidas. Para resaltar mejor las sutiles características oscuras y brillantes del planeta, el equipo procesó cuidadosamente los datos de MUSE, obteniendo lo que vemos en la imagen. Crédito: ESO/P. Irwin et al. |
Las grandes manchas son fenómenos comunes en las atmósferas de los planetas gigantes, como la famosa Gran Mancha Roja de Júpiter, la más icónica. La primera vez que se descubrió una mancha oscura en Neptuno fue en 1989 gracias a las observaciones de la Voyager 2 de la NASA. Esta mancha despareció unos años más tarde. "Desde el primer descubrimiento de una mancha oscura siempre me he preguntado qué son estos esquivos fenómenos oscuros de corta duración", declara Patrick Irwin, profesor de la Universidad de Oxford en el Reino Unido e investigador principal del estudio publicado hoy en Nature Astronomy.
Irwin y su equipo utilizaron datos del VLT de ESO para descartar la posibilidad de que las manchas oscuras fueran causadas por un "claro" en las nubes. Por el contrario, las nuevas observaciones indican que estas manchas oscuras son probablemente el resultado de partículas de aire que se oscurecen a medida que los hielos y las nubes se mezclan en la atmósfera, y estarían situadas en una capa que habría bajo la principal capa visible de neblina de Neptuno.
Llegar a esta conclusión no fue tarea fácil, ya que las manchas oscuras no son características permanentes de la atmósfera de Neptuno y la comunidad astronómica nunca había podido estudiarlas con suficiente detalle hasta ahora. La oportunidad surgió después de que el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA descubriera varias manchas oscuras en la atmósfera de Neptuno, incluida una en el hemisferio norte del planeta detectada por primera vez en 2018. Irwin y su equipo inmediatamente se pusieron a trabajar, estudiándolo desde tierra con un instrumento idóneo para estas desafiantes observaciones.
Utilizando el Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE), del VLT, el equipo pudo dividir la luz solar reflejada por Neptuno y su mancha en sus colores o longitudes de onda, y obtener un espectro 3D [1]. Esto implicaba que podrían estudiar la mancha con más detalle, algo que no se había hecho hasta el momento. "Estoy absolutamente encantado de haber podido, no solo hacer la primera detección de una mancha oscura desde tierra, sino también de haber podido registrar por primera vez un espectro de reflexión de estas características", afirma Irwin.
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| Esta imagen muestra a Neptuno observado con el instrumento MUSE, instalado en el Very Large Telescope de ESO. Para cada píxel de Neptuno captado, MUSE divide la luz entrante en sus colores constituyentes o longitudes de onda. Es algo parecido a obtener imágenes en miles de longitudes de onda diferentes a la vez, lo cual proporciona a la comunidad astronómica una gran cantidad de información valiosa. Esta imagen combina todos los colores captados por MUSE en una vista "natural" de Neptuno en la que puede apreciarse una mancha oscura en la parte superior derecha. Crédito: ESO/P. Irwin et al. |
Dado que diferentes longitudes de onda ofrecen información sobre distintas profundidades en la atmósfera de Neptuno, tener un espectro permitió al equipo determinar mejor la altura a la que se encuentra la mancha oscura en la atmósfera del planeta. El espectro también proporcionó información sobre la composición química de las diferentes capas de la atmósfera, lo cual dio pistas sobre por qué la mancha parecía oscura.
Las observaciones también ofrecieron un resultado sorpresa. "En el proceso descubrimos un raro tipo de nube brillante profunda que nunca antes se había identificado, incluso desde el espacio", declara Michael Wong, coautor del estudio e investigador de la Universidad de California (Berkeley, EE.UU.). Este raro tipo de nube apareció como un punto brillante justo al lado del punto oscuro principal, de mayor tamaño. Los datos del VLT muestran que la nueva "nube brillante profunda" estaba al mismo nivel de la atmósfera que la mancha oscura principal. Esto significa que es un tipo de fenómeno completamente nuevo en comparación con las pequeñas nubes "compañeras" de hielo de metano, observadas anteriormente a gran altitud.
Ahora, con la ayuda del VLT de ESO, es posible que la comunidad astronómica estudie características como estas manchas desde la Tierra. "Es asombroso impulso en la capacidad de la humanidad para observar el cosmos. Al principio, solo podíamos detectar estos puntos enviando allí una nave espacial, como la Voyager. Luego tuvimos la capacidad de distinguirlos de forma remota con el Hubble. Finalmente, la tecnología ha avanzado para permitir hacerlo desde la superficie terrestre", concluye Wong, antes de agregar, bromeando: "¡Esto podría dejarme sin trabajo como observador del Hubble!".
Notas
[1] MUSE es un espectrógrafo 3D que permite a la comunidad astronómica observar la totalidad de un objeto astronómico, como Neptuno, de una sola vez. En cada píxel, el instrumento mide la intensidad de la luz en función de su color o longitud de onda. Los datos resultantes forman un conjunto 3D en el que cada píxel de la imagen tiene un espectro completo de luz. En total, MUSE mide más de 3500 colores. El instrumento está diseñado para aprovechar la óptica adaptativa, que corrige las turbulencias de la atmósfera de la Tierra, lo que da como resultado imágenes más nítidas de lo que se obtendrían si no se aplicara esta técnica. Sin esta combinación de características, estudiar una mancha oscura de Neptuno desde la superficie terrestre no habría sido posible.
Información adicional
Este trabajo de investigación se presenta en el artículo científico titulado “Cloud structure of dark spots and storms in Neptune’s atmosphere”, que aparece en la revista Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-023-02047-0).
El equipo está firmado por Patrick G. J. Irwin (Universidad de Oxford, Reino Unido [Oxford]); Jack Dobinson (Oxford); Arjuna James (Oxford); Michael H. Wong (Universidad de California, EE.UU. [Berkeley]); Leigh N. Fletcher (Universidad de Leicester, Reino Unido [Leicester]); Michael T. Roman (Leicester); Nicholas A. Teanby (Universidad de Bristol, Reino Unido); Daniel Toledo (Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial, España); Glenn S. Orton (Laboratorio de Propulsión a Chorro, EE.UU.); Santiago Pérez-Hoyos (Universidad del País Vasco, España [UPV/EHU]); Agustín Sánchez Lavega (UPV/EHU); Lawrence Sromovsky (Universidad de Wisconsin, EE.UU.); Amy Simon (División de Exploración del Sistema Solar, Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA, EE.UU.); Raúl Morales-Juberias (Instituto de Tecnología de Nuevo Méjico, EE.UU.); Imke de Pater (Berkeley); y Statia L. Cook (Universidad de Columbia, EE.UU.).
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Publicado en ESO/España el 24 de agosto del 2023, enlace publicación.
