La superbe lueur capturée par le télescope spatial James Webb tout en étudiant Neptune

Neptune a toujours été la mystérieuse valeur aberrante du système solaire – un géant glaciaire glacial glacé dans l'obscurité à près de 3 milliards de kilomètres du soleil. Mais grâce au télescope spatial James Webb de la NASA (JWST), nous voyons ce monde extraterrestre sous une toute nouvelle lumière. À l'été 2023, JWST a capturé les aurores de Neptune brillants à travers la haute atmosphère de la planète, la première fois que ces émissions vibrantes ont été vues dans l'infrarouge. Les résultats, qui ont été récemment publiés dans une étude de la revue Nature Astronomy, fournissent une nouvelle fenêtre sur la nature du géant du gaz comme jamais auparavant.

Loin de l'orbe de cobalt familier et relativement sans affaire vu dans le spectre de la lumière visible, Neptune apparaît dans l'imagerie infrarouge de Webb en tant que planète dynamique et brillante. Des nuages ​​brillants inégaux et des arcs chatoyants de la lumière infrarouge tracent une activité aurorale énergétique alors qu'ils traversent son atmosphère. C'est un portrait obsédant et d'une percée scientifique puissante pour une planète qui reste énigmatique à la science.

L'activité aurorale n'a rien de nouveau sur Terre, mais les scientifiques s'intéressent depuis longtemps à ce à quoi ressemble les Auroras sur d'autres planètes du système solaire. Par rapport à des planètes comme Jupiter ou Saturne, on sait peu de choses sur les aurores de Neptune, mais cette découverte le modifie. La cause du spectacle lumineux de cette planète lointaine et ce qu'il révèle sur le fonctionnement interne de Neptune est toujours à l'étude, mais ils font allusion aux chercheurs de complexités ont enfin la possibilité de commencer à s'effondrer.

Les aurores capturées sur Neptune ne sont pas seulement de jolies lumières; Ils offrent une fenêtre sur le comportement magnétique et atmosphérique sauvage de la planète. JWST a pris ses lectures en juin 2023 en utilisant son spectrographe proche infrarouge, qui sépare la lumière en spectre qui fournit aux scientifiques des informations précieuses sur la composition chimique d'un objet, la masse et d'autres propriétés. En utilisant cet outil, les chercheurs ont mesuré la température et la composition chimique de l'ionosphère de Neptune, la région d'une planète où les aurores se produisent. Dans une première, les scientifiques ont découvert ce que l'on appelle une ligne d'émission – une ligne définie dans un spectre résultant d'une émission de lumière – provenant de la planète.

Cette ligne a indiqué la présence de cation trihydrogène (h₃⁺)), une molécule d'ions qui absorbe puis libère de l'énergie dans les longueurs d'onde infrarouges lorsque la lumière du soleil le frappe (sur Terre, la lumière du soleil interagit généralement avec l'oxygène et les gaz d'azote pour former nos aurores). En raison d'observations similaires de h₃⁺ Sur Jupiter et Saturne, les scientifiques s'attendaient à voir de tels aurores sur Neptune, mais ils ont finalement une confirmation de ce fait. « Il s'avère que l'imagerie en réalité l'activité aurorale sur Neptune n'était possible qu'avec une sensibilité proche infrarouge de Webb », a déclaré Henrik Melin, lecteur d'étude, dans un communiqué de presse.

Mais ce qui distingue Neptune des autres géants du gaz, c'est le fait que ses aurores ne se limitent pas à se produire à ses pôles. La planète organise son spectacle de lumière à ses latitudes géographiques, ce qui serait comme voir un affichage auroral sur Terre d'Amérique centrale. Cet affichage unique doit son existence au champ magnétique tout aussi unique de Neptune, qui se trouve sur une inclinaison à 47 degrés des poteaux de rotation de la planète. Les particules chargées du soleil vont où le champ magnétique dicte, ce qui entraîne l'affichage de la lumière bleu vif au-dessus de la largeur de Neptune.

En plus de révéler la composition de l'ionosphère de Neptune, JWST a révélé des tendances surprenantes à la température atmosphérique de la planète. La récente étude suggère que la haute atmosphère de la planète a connu un refroidissement significatif depuis 1989, lorsque le vaisseau spatial Voyager 2 a fait son survol historique. Les températures ont chuté si fortement que la haute atmosphère est maintenant près de la moitié aussi chaude qu'il y a plus de 30 ans.

Ce changement de température est important. Les scientifiques pensent que la goutte a atténué l'activité aurorale de Neptune, expliquant peut-être pourquoi elle est restée non détectée jusqu'à présent. Mais avec les capacités de JWST, les chercheurs ont un nouvel outil pour surveiller l'ionosphère de Neptune à travers le cycle magnétique de 11 ans du soleil – une période pendant laquelle l'activité solaire fluctue et le champ magnétique du soleil subit un renversement complet.

Chaque bit de données aide. Sur Terre, les chercheurs ont étudié les aurores si étroitement que nous pouvons maintenant expliquer toutes les couleurs des lumières du nord et du sud de notre planète, ainsi que les différents types d'aurores qui existent. L'étude des aurores sur terre nous aide à prédire les tempêtes géomagnétiques, mais cela nous en dit plus sur la nature de la façon dont notre planète interagit avec notre étoile. Neptune n'est pas différent; L'étude de ses aurores fait progresser notre compréhension des mécanismes plus larges régissant les atmosphères planétaires à travers le système solaire.