Nr 60 2023
Mysteriet med Neptunus mörka fläck
Med hjälp av ESO:s Very Large Telescope (VLT) har astronomer observerat en stor mörk fläck i Neptunus atmosfär, med en oväntad ljus fläck som följeslagare. Det är första gången en mörk fläck har observerats på planeten med ett teleskop på jorden. Dessa kortlivade fenomen i Neptunus blå atmosfär är ett mysterium för astronomerna, och de nya resultaten ger ytterligare ledtrådar till deras egenskaper och ursprung.
Stora fläckar är vanliga i jätteplaneternas atmosfärer, och den mest berömda av dem alla är Jupiters stora röda fläck. Rymdsonden Voyager 2 upptäckte en mörk fläck när den passerade förbi Neptunus 1989, som försvann några år senare. “Sedan den första upptäckten av en mörk fläck har jag alltid undrat vad dessa kortlivade och svårobserverade formationer är” säger Patrick Irwin, professor vid Oxfords universitet i Storbritannien och forskningsledare för en studie som publicerats i Nature Astronomy.
Irwin och hans forskargrupp använde data från ESO:s VLT för att avfärda hypotesen att de mörka fläckarna är klara områden i molnen. De nya observationerna indikerar att de istället bildas av partiklar i ett skikt under det synliga disskiktet när is- och dispartiklar blandas i Neptunus atmosfär.
Att nå denna förståelse har inte varit lätt då de mörka fläckarna inte är långvariga fenomen, vilket har gjort det omöjligt för astronomerna att studera dem tillräckligt ingående. En möjlighet uppstod när NASA/ESA:s Hubbleteleskop i omloppsbana kring jorden upptäckte ett flertal mörka fläckar i Neptunus atmosfär 2018, bland annat en på planetens norra halvklot. Irwin och hans forskarkollegor började genast att studera fläcken från markytan med ett instrument som är idealiskt för dessa krävande observationer.
MUSE-instrumentet (Multi Unit Spectroscopic Explorer) på VLT användes för att dela upp det reflekterade solljuset från Neptunus i dess komponentfärger eller våglängder för att erhålla ett 3D-spektrum. På detta sätt kunde de studera fläcken i mer detalj än vad som tidigare varit möjligt. “Jag är fantastiskt glad över att inte bara ha detekterat en mörk fläck från jordytan för första gången, utan också för att ha erhållit ett reflektionsspektrum av ett sådant fenomen” säger Irwin.
Eftersom ljuset i olika våglängder härrör från olika djup i Neptunus atmosfär ger ett spektrum större möjligheter att bestämma den mörka fläckens höjd i atmosfären. Spektrumet bidrog också med information om sammansättningen i de olika skikten i atmosfären och ledtrådar till varför fläcken ser mörk ut.
Observationerna ledde också till ett oväntat resultat. “Under arbetet upptäckte vi en sällsynt ljus molntyp som bildas på stort djup och som inte har observerats tidigare, inte ens med rymdteleskop”, säger en av medförfattarna till studien, Michael Wong vid University of California, Berkeley, USA. Denna ovanliga molntyp uppträdde som en ljus fläck bredvid den större mörka fläcken, och i samma atmosfärsskikt som denna. Det är därför en ny molntyp som är distinkt från de små ljusa “följemoln” av metanis som tidigare har setts på höga nivåer.
Med hjälp av ESO:s VLT kan astronomerna nu studera fläckar och liknande formationer på Neptunus från jorden. “Det är ett enastående bidrag till människans möjligheter att undersöka universum. Inledningsvis kunde vi se dessa fläckar endast med rymdsondsobservationer, som Voyager. Sedan fick vi möjlighet att se dem med rymdteleskopet Hubble, och slutligen har teknikutvecklingen avancerat så pass att de kan ses från markytan”, sammanfattar Wong och tillägger med ett leende: “Detta skulle kunna göra mina Hubbleobservationer onödiga!”.