Нептун известен своим насыщенным синим цветом, а Уран — зеленым, но новое исследование показало, что два ледяных гиганта на самом деле гораздо ближе по цвету, чем обычно думают. Правильные оттенки планет были подтверждены с помощью исследования профессора Патрика Ирвина из Оксфордского университета, которое опубликовано сегодня в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества. Он и его команда обнаружили, что оба мира на самом деле имеют одинаковый оттенок зеленовато-синего, несмотря на широко распространенное мнение, что Нептун имеет глубокий лазурный цвет, а Уран имеет бледно-голубой цвет. Астрономам давно известно, что большинство современных изображений двух планет неточно отражают их истинные цвета. Заблуждение возникло из-за того, что изображения обеих планет, полученные в 20-м веке, в том числе с помощью миссии НАСА «Вояджер-2», единственного космического корабля, пролетевшего мимо этих миров, содержали изображения в разных цветах.
Одноцветные изображения позже были повторно объединены для создания составных цветных изображений, которые не всегда были точно сбалансированы для достижения «истинного» цветного изображения и, особенно в случае Нептуна, часто делались «слишком синими». Кроме того, ранние изображения Нептуна, полученные с «Вояджера-2», были сильно контрастированы, чтобы лучше показать облака, полосы и ветры, которые формируют наш современный взгляд на Нептун. Профессор Ирвин сказал: «Хотя знакомые изображения Урана, сделанные «Вояджером-2», были опубликованы в форме, более близкой к «истинному» цвету, изображения Нептуна на самом деле были растянуты и усилены и, следовательно, сделаны искусственно слишком синими. В то время цвет был известен среди планетологов (и изображения были опубликованы с подписями, объясняющими его), но со временем это различие было потеряно. Применяя нашу модель к исходным данным, мы смогли восстановить наиболее точное представление цвета на сегодняшний день. как Нептуна, так и Урана».
В новом исследовании ученые использовали данные спектрографа изображений космического телескопа Хаббл (STIS) и многоблочного спектроскопического обозревателя (MUSE) на Очень большом телескопе Европейской южной обсерватории. В обоих приборах каждый пиксель представляет собой непрерывный спектр цветов. Это означает, что наблюдения STIS и MUSE могут быть однозначно обработаны для определения истинного видимого цвета Урана и Нептуна. Исследователи использовали эти данные для балансировки составных цветных изображений, записанных камерой «Вояджер-2», а также широкоугольной камерой 3 космического телескопа «Хаббл» (WFC3). Это показало, что Уран и Нептун на самом деле имеют довольно похожий оттенок зеленовато-синего. Основное отличие состоит в том, что у Нептуна есть небольшой намек на дополнительный синий цвет, который, как показывает модель, обусловлен более тонким слоем дымки на этой планете.
Исследование также дает ответ на давнюю загадку того, почему цвет Урана слегка меняется во время его 84-летнего обращения вокруг Солнца. К такому выводу авторы пришли после первого сравнения изображений ледяного гиганта с измерениями его яркости, которые были зафиксированы обсерваторией Лоуэлла в Аризоне в 1950–2016 годах на синих и зеленых длинах волн. Эти измерения показали, что Уран выглядит немного зеленее в дни солнцестояний (т. е. летом и зимой), когда один из полюсов планеты направлен в сторону нашей звезды. Но во время равноденствий — когда солнце находится над экватором — оно имеет несколько более синий оттенок. Одной из причин этого было то, что Уран имеет весьма необычное вращение. На своей орбите он фактически вращается почти на боку, а это означает, что во время солнцестояний планеты его северный или южный полюс направлены почти прямо к Солнцу и Земле. Это важно, говорят авторы, поскольку любые изменения в отражательной способности полярных регионов окажут большое влияние на общую яркость Урана, если смотреть с нашей планеты.
Что астрономам было менее ясно, так это то, как и почему отличается эта отражательная способность. Это побудило исследователей разработать модель, которая сравнивала спектры полярных регионов Урана с его экваториальными областями. Было обнаружено, что полярные области более отражают зеленые и красные волны, чем синие, отчасти потому, что метана, который поглощает красный цвет, около полюсов примерно в два раза меньше, чем на экваторе. Однако этого было недостаточно, чтобы полностью объяснить изменение цвета, поэтому исследователи добавили в модель новую переменную в виде «капюшона» из постепенно сгущающейся ледяной дымки, который ранее наблюдался над летним освещенным солнцем полюсом, когда планета движется от равноденствия к солнцестоянию. Астрономы полагают, что он, скорее всего, состоит из частиц метанового льда. При моделировании в модели частицы льда еще больше увеличили отражение зеленых и красных волн на полюсах, что дает объяснение тому, почему Уран становится зеленее во время солнцестояния.
Профессор Ирвин сказал: «Это первое исследование, в котором количественная модель сопоставлена с данными изображений, чтобы объяснить, почему цвет Урана меняется во время его орбиты. Таким образом, мы продемонстрировали, что Уран становится зеленее в день солнцестояния из-за того, что полярные регионы уменьшение содержания метана, но также и увеличение толщины ярко рассеивающих частиц метанового льда». Доктор Хайди Хаммель из Ассоциации университетов астрономических исследований (AURA), которая десятилетиями изучала Нептун и Уран, но не принимала участия в исследовании, сказала: «Неправильное восприятие цвета Нептуна, а также необычные изменения цвета Урана мучили нас на протяжении десятилетий. Это комплексное исследование должно, наконец, решить обе проблемы». Ледяные гиганты Уран и Нептун остаются заманчивым местом для будущих роботов-исследователей, опираясь на наследие «Вояджера» 1980-х годов.
Профессор Ли Флетчер, планетолог из Университета Лестера и соавтор нового исследования, сказал: «Миссия по исследованию системы Урана — от ее причудливой сезонной атмосферы до разнообразной коллекции колец и спутников — является высокой приоритет для космических агентств на ближайшие десятилетия». Однако даже путешественник-долгожитель, находящийся на орбите Урана, сможет сделать лишь краткий снимок уранского года. «Подобные наземные исследования, показывающие, как внешний вид и цвет Урана менялись на протяжении десятилетий в ответ на самые странные времена года в Солнечной системе, будут иметь жизненно важное значение для помещения открытий этой будущей миссии в более широкий контекст», — добавил профессор Флетчер.
