Художественное изображение того, как выглядело бы северное инфракрасное полярное сияние в 2006 году (отмечено красным). Более темные красные места обозначают подтвержденные местоположения полярных сияний, а более слабые красные используются для обозначения возможных местоположений полярных сияний. Авторы и права: НАСА, ЕКА и М. Шоуолтер.
Присутствие инфракрасного полярного сияния на холодной внешней планете Уран было впервые подтверждено астрономами из Университета Лестера.
Это открытие может пролить свет на тайны магнитных полей планет нашей солнечной системы и даже на то, могут ли далекие миры поддерживать жизнь.
Группа ученых при поддержке Совета по науке и технологиям (STFC) получила первые измерения инфракрасного (ИК) сияния на Уране с момента начала исследований в 1992 году. В то время как ультрафиолетовые (УФ) полярные сияния на Уране наблюдались с 1986 г., никаких подтверждений ИК-полярного сияния до сих пор не наблюдалось. Выводы ученых опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Ледяные гиганты Уран и Нептун — необычные планеты в нашей солнечной системе, поскольку их магнитные поля не совпадают с осями, по которым они вращаются. Хотя ученым еще предстоит найти этому объяснение, ключ к разгадке может лежать в полярном сиянии Урана.
Полярные сияния вызываются высокоэнергетическими заряженными частицами, которые направляются вниз и сталкиваются с атмосферой планеты через силовые линии магнитного поля планеты. На Земле самым известным результатом этого процесса являются зрелища Северного и Южного сияния. На таких планетах, как Уран, где атмосфера состоит преимущественно из смеси водорода и гелия, это полярное сияние будет излучать свет за пределами видимого спектра и на таких длинах волн, как инфракрасный (ИК).
Команда использовала инфракрасные измерения полярных сияний, полученные путем анализа определенных длин волн света, излучаемого планетой, с помощью телескопа Keck II. Благодаря этому они могут анализировать свет (известный как эмиссионные линии) этих планет, подобно штрих-коду. В инфракрасном спектре линии, излучаемые заряженной частицей, известной как H3+, будут различаться по яркости в зависимости от того, насколько горячая или холодная частица и насколько плотен этот слой атмосферы. Следовательно, линии действуют на планету как термометр.
Их наблюдения показали отчетливое увеличение плотности H3+ в атмосфере Урана при небольших изменениях температуры, что соответствует ионизации, вызванной присутствием инфракрасного полярного сияния. Это не только поможет нам лучше понять магнитные поля внешних планет нашей солнечной системы, но также может помочь идентифицировать другие планеты, пригодные для поддержания жизни.
Ведущий автор Эмма Томас, доктор философии. Студент Школы физики и астрономии Лестера Университета Лестера сказал: «Температура всех газовых планет-гигантов, включая Уран, на сотни градусов Кельвина/Цельсия выше той, которую предсказывают модели, если только она будет согрета Солнцем, оставляя нас с большим Вопрос в том, почему эти планеты настолько горячее, чем ожидалось? Одна из теорий предполагает, что причиной этого является энергичное полярное сияние, которое генерирует и выталкивает тепло от полярного сияния вниз к магнитному экватору».
«Большинство экзопланет, обнаруженных на данный момент, попадают в категорию субнептуновых и, следовательно, физически похожи на Нептун и Уран по размеру. Это также может означать схожие магнитные и атмосферные характеристики. Анализируя полярное сияние Урана, которое напрямую связано с обеими планетами магнитного поля и атмосферы, мы можем делать предсказания об атмосферах и магнитных полях этих миров и, следовательно, об их пригодности для жизни».
«Эта статья является кульминацией 30-летних исследований полярных сияний на Уране, которые, наконец, выявили инфракрасные полярные сияния и положили начало новой эпохе исследований полярных сияний на планете. Наши результаты расширят наши знания о ледяных гигантских полярных сияниях и укрепят наши знания». понимание планетарных магнитных полей в нашей Солнечной системе, на экзопланетах и даже на нашей собственной планете».
Результаты могут также дать ученым представление о редком явлении на Земле, при котором северный и южный полюса меняются местами полушарий, известном как геомагнитное разворот.
Эмма добавляет: «У нас не так много исследований этого явления, и поэтому мы не знаем, какие последствия это окажет на системы, которые полагаются на магнитное поле Земли, такие как спутники, средства связи и навигация. Однако этот процесс происходит каждый день на Уране из-за к уникальному несовпадению осей вращения и магнитного поля. Продолжение изучения полярного сияния Урана предоставит данные о том, чего мы можем ожидать, когда Земля продемонстрирует будущую смену полюсов, и что это будет означать для ее магнитного поля».
Информация от: Университетом Лестера
