El telescopio Webb de la NASA captura las auroras de Neptuno por primera vez

Por primera vez, el Telescopio Espacial James Webb de la NASA ha captado la brillante actividad auroral de 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 característico resplandor. 

A la izquierda, una imagen de Neptuno en color mejorado, 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. Las manchas cian, que representan la actividad auroral, y las nubes blancas son datos del Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano (NIRSpec) del Telescopio Webb, superpuestos a la imagen completa del planeta obtenida por la Cámara de Campo Amplio 3 del Hubble. 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 característico resplandor. La detección de auroras en Neptuno por parte del telescopio Webb es la primera vez que los astrónomos capturan evidencia directa de este fenómeno en el planeta más distante del Sol. Además del brillo visible en las imágenes, el espectro del telescopio Webb también encontró una línea de emisión extremadamente prominente que significa la presencia del catión trihidrógeno (H 3 + ), que puede crearse en las auroras. Las auroras de Neptuno no ocurren en los polos norte y sur del planeta, donde vemos auroras en planetas como la Tierra y Júpiter, debido a la extraña naturaleza del campo magnético de Neptuno , que está inclinado 47 grados con respecto al eje de rotación del planeta. El estudio de Neptuno realizado por Webb también reveló que la atmósfera superior del planeta se ha enfriado varios cientos de grados, probablemente la razón por la que las auroras de Neptuno han permanecido sin ser detectadas durante tanto tiempo. Créditos: Imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Heidi Hammel (AURA), Henrik Melin (Universidad de Northumbria), Leigh Fletcher (Universidad de Leicester), Stefanie Milam (NASA-GSFC)

En el pasado, los astrónomos han observado indicios prometedores de actividad auroral en Neptuno, por ejemplo, durante el sobrevuelo de la Voyager 2 de la NASA en 1989. Sin embargo, la obtención de imágenes y la confirmación de las auroras en Neptuno ha sido un misterio para los astrónomos durante mucho tiempo, a pesar de las detecciones exitosas en Júpiter, Saturno y Urano. Neptuno era la pieza clave para detectar auroras en los planetas gigantes de nuestro sistema solar. 

“Resulta que obtener imágenes reales de la actividad auroral en Neptuno solo fue posible gracias a la sensibilidad del 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 caracterizan”.

Los datos se obtuvieron en junio de 2023 mediante el Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano del Webb . Además de la imagen del planeta, los astrónomos obtuvieron un espectro para caracterizar la composición y medir la temperatura de la atmósfera superior (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 del 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 en Tiempo Garantizado, en el que se obtuvieron los datos. “Solo con una máquina como el 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; piense 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 entender cómo el campo magnético de Neptuno interactúa con las partículas que salen del Sol hacia los confines de nuestro sistema solar, una ventana totalmente nueva en la ciencia atmosférica de los gigantes de hielo.

A partir de las observaciones del Webb, el equipo también midió la temperatura de la parte superior de la atmósfera de Neptuno por primera vez desde el paso 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”, dijo Melin. “De hecho, la temperatura en 2023 era 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 considerablemente más fría resultaría en auroras mucho más tenues. Esta baja temperatura probablemente sea la razón por la que las auroras de Neptuno han permanecido indetectables 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.

Equipados con estos nuevos hallazgos, los astrónomos ahora esperan estudiar Neptuno con el 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”.

Estas observaciones, dirigidas por Fletcher, se realizaron como parte del programa de Observación en Tiempo Garantizado 1249 de Hammel. Los resultados del equipo se publicaron en Nature Astronomy .

El Telescopio Espacial James Webb es el principal observatorio de ciencias espaciales del mundo. El Webb resuelve misterios en nuestro sistema solar, observando mundos distantes alrededor de otras estrellas e investigando las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. El Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense).

Contacto con los medios

Instituto Científico del Telescopio Espacial Hannah Braun , Baltimore

Instituto Científico del Telescopio Espacial Christine Pulliam , Baltimore

Ciencia

Henrik Melin (Universidad de Northumbria)

Enlaces y documentos relacionados

Comunicado de prensa de la Universidad de Northumbria

Publicado en Webb el 26 de marzo del 2025, enlace publicación.