Nuevas imágenes revelan cómo son realmente Neptuno y Urano

Un estudio revela que tanto Neptuno como Urano son de color azul verdoso, no el azul profundo y el cian pálido que se creía anteriormente. Se han utilizado datos de telescopios modernos para corregir estas malas interpretaciones históricas del color. Crédito: Patrick Irwin, editado

Una investigación reciente dirigida por el profesor Patrick Irwin muestra que Neptuno Y Urano Ambos tienen tonos verdes y azules similares, lo que desafía las percepciones previas de sus colores. El estudio utilizó datos de telescopios modernos para corregir errores de color históricos y explicar pequeños cambios de color en la órbita de Urano.

A Neptuno le gusta ser de un azul intenso y a Urano de color verde, pero un nuevo estudio ha revelado que los dos gigantes de hielo tienen colores mucho más parecidos de lo que comúnmente se piensa.

Las sombras exactas de los planetas han sido confirmadas con la ayuda de una investigación dirigida por el profesor Patrick Irvine. Universidad de OxfordFue publicado hoy en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Aunque comúnmente se cree que Neptuno es de un azul profundo y Urano tiene una apariencia cian pálida, él y su equipo descubrieron que los dos mundos son en realidad de un tono similar de azul verdoso.

Colores de Neptuno y Urano

Las imágenes de Urano y Neptuno de la Voyager 2/ISS, publicadas después de los sobrevuelos de la Voyager 2 en 1986 y 1989, respectivamente, en comparación con el reprocesamiento de las imágenes de filtro separadas en este estudio, determinaron una mejor estimación de los verdaderos colores de estos planetas. Crédito: Patrick Irwin

Conceptos erróneos sobre los colores planetarios.

Los astrónomos saben desde hace mucho tiempo que la mayoría de las imágenes modernas de los dos planetas no reflejan con precisión sus verdaderos colores.

Durante el siglo XX surgió una idea errónea cuando se capturaron imágenes de los dos planetas, incluidas NASALa misión Voyager 2, la única nave espacial que pasó por estos mundos, grabó imágenes en colores discretos.

Luego, las imágenes de un solo color se recombinaron para crear imágenes de colores mixtos, que no siempre estaban equilibradas con precisión para lograr una imagen en color «verdadero» y, especialmente en el caso de Neptuno, a menudo se hacían «demasiado azules».

Variaciones de color de Urano

Urano visto por HST/WFC3 entre 2015 y 2022. Durante esta secuencia, el Polo Norte, de color verde claro, oscila hacia el Sol y la Tierra. En estas imágenes, las líneas del ecuador y de la latitud están marcadas en 35N y 35S. Crédito: Patrick Irwin

Además, las primeras imágenes de Neptuno de la Voyager 2 recibieron un fuerte contraste para revelar mejor las nubes, las bandas y los vientos que dan forma a nuestra visión moderna de Neptuno.

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El profesor Irwin dijo: «Mientras que las conocidas imágenes de Urano de la Voyager 2 fueron publicadas en una forma cercana al color 'verdadero', las imágenes de Neptuno en realidad fueron estiradas y mejoradas y, por lo tanto, artificialmente mucho más azules».

«Aunque los científicos planetarios de la época conocían el color saturado artificialmente (las imágenes se publicaron con leyendas que lo explicaban), la distinción se perdió con el tiempo».

«Al aplicar nuestro modelo a los datos originales, pudimos reproducir una representación muy precisa del color de Neptuno y Urano».

Aclarando los verdaderos colores a través de la investigación moderna

En el nuevo estudio, los investigadores utilizaron los datos telescopio espacial HubbleEspectrógrafo de imágenes del telescopio espacial (STIS) y explorador espectroscópico de unidades múltiples (Musa) en el Observatorio Europeo Austral Un telescopio muy grande. En ambos instrumentos, cada píxel es un espectro continuo.

Esto significa que las observaciones de STIS y MUSE se pueden procesar sin ambigüedades para determinar el verdadero color aparente de Urano y Neptuno.

Los investigadores utilizaron estos datos para reequilibrar las imágenes en color compuestas grabadas por la cámara Voyager 2 y la cámara de campo amplio 3 (WFC3) del Telescopio Espacial Hubble.

Esto reveló que Urano y Neptuno son en realidad tonos similares de azul verdoso. La principal diferencia es que Neptuno tiene un ligero toque de azul, que según el modelo se debe a la fina capa de neblina del planeta.

Una animación de los cambios estacionales en Urano a lo largo de dos años de Urano (un año de Urano equivale a 84,02 años terrestres), se extiende desde 1900 hasta 2068 y comienza justo antes del solsticio de verano austral, cuando el polo sur de Urano apunta casi directamente hacia el Sol.
El disco de la izquierda muestra la apariencia de Urano a simple vista, mientras que el disco de la derecha ha sido mejorado para aclarar las características atmosféricas. En esta animación, el giro de Urano se ha reducido más de 3000 veces para que se pueda ver la rotación del planeta y se puedan ver nubes de tormenta individuales moviéndose a través del disco del planeta.
A medida que el planeta avanza hacia sus solsticios, se puede ver la pálida 'capucha' polar de opacidad de las nubes y la reducción de la abundancia de metano llenando una mayor parte del disco del planeta, lo que lleva a cambios estacionales en el color general del planeta.
El cambio de tamaño del disco de Urano se debe a que la distancia de Urano al Sol cambia durante su órbita.
Crédito: Patrick Irwin, Universidad de Oxford

Explicando las variaciones de color de Urano

El estudio también responde al antiguo misterio de por qué el color de Urano cambia tan poco durante su órbita de 84 años alrededor del Sol.

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Los autores llegaron a sus conclusiones después de comparar primero imágenes del gigante de hielo con mediciones de su brillo registradas por el Observatorio Lowell en Arizona entre 1950 y 2016 en longitudes de onda azul y verde.

Estas mediciones muestran que Urano parece ligeramente más verde en sus solsticios (es decir, verano e invierno), cuando uno de los polos del planeta apunta hacia nuestra estrella. Pero durante su equinoccio -cuando el sol está por encima del ecuador- tiene una tonalidad algo más azul.

Se sabía que esto se debía al hecho de que Urano tiene un ciclo muy inusual.

Efectivamente gira de lado durante su órbita, lo que significa que durante los solsticios del planeta su polo norte o sur apunta casi directamente hacia el Sol y la Tierra.

Esto es importante porque cualquier cambio en la reflectividad de las regiones polares puede tener un gran efecto en el brillo general de Urano visto desde nuestro planeta.

Los astrónomos no tienen claro cómo o por qué varía esta reflexión.

Esto llevó a los investigadores a desarrollar un modelo que comparaba los espectros de las regiones polares de Urano con los de sus regiones ecuatoriales.

Descubrió que las regiones polares tienen una mayor reflectancia en las longitudes de onda verdes y rojas que en las longitudes de onda azules porque el metano que absorbe el rojo es la mitad de abundante cerca de los polos que cerca del ecuador.

Sin embargo, esto no fue suficiente para explicar completamente el cambio de color, por lo que los investigadores agregaron una nueva variable al modelo en forma de una 'capucha' de niebla que se espesa gradualmente, vista anteriormente en el verano, cuando los rayos del sol iluminaban el planeta polar. . Pasando del equinoccio al solsticio.

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Los astrónomos creen que está formado por partículas de hielo de metano.

Cuando se simularon en el modelo, las partículas de hielo aumentaron aún más la reflectancia en los polos en longitudes de onda verde y roja, lo que explica por qué Urano es verde en el solsticio.

El profesor Irvine dijo: «Este es el primer estudio que compara un modelo cuantitativo con datos de imágenes para explicar por qué el color de Urano cambia durante su órbita».

«De esta manera hemos demostrado que Urano es más verde en el solsticio debido a la menor abundancia de metano en las regiones polares y al espesamiento de las brillantes partículas de hielo de metano».

La Dra. Heidi Hammel, de la Asociación de Universidades para la Investigación Astronómica (AURA), que ha estudiado Neptuno y Urano durante décadas, pero que no participó en el estudio, dijo: «Los malentendidos sobre el color de Neptuno y los inusuales cambios de color de Urano han engañado nosotros durante décadas. Este estudio exhaustivo finalmente pone fin a ambas cuestiones».

Estudio futuro e investigación de seguimiento.

Los gigantes de hielo Urano y Neptuno son un lugar apasionante para que futuros exploradores robóticos aprovechen el legado de la Voyager en la década de 1980.

El profesor Lee Fletcher, científico planetario de la Universidad de Leicester y coautor del nuevo estudio, dijo: «Una misión para explorar el sistema de Urano -desde su peculiar atmósfera estacional hasta sus diversos anillos y lunas- es una alta prioridad para agencias espaciales en las próximas décadas».

Sin embargo, incluso los exploradores planetarios de larga vida en órbita alrededor de Urano capturarán sólo una pequeña instantánea del año uraniano.

«Estudios terrestres como estos, que muestran cómo la apariencia y el color de Urano han cambiado a lo largo de las décadas en respuesta a las diferentes estaciones del Sistema Solar, serán esenciales para poner los hallazgos de esta futura misión en su contexto más amplio». añadió el profesor Fletcher.

Referencia: «Modelado del ciclo estacional de color y tamaño de Urano y comparándolo con Neptuno» Patrick GJ Irwin, Jack Dobinson, Arjuna James, Nicholas A Deanby, Amy A Simon, Lee N Fletcher, Michael T Roman, Glenn S Orton, Michael H Wong, Daniel Toledo, por Santiago Pérez-Hoyos y Julie Peck, 12 de septiembre de 2023, Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stad3761

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