ANALISI CONDOTTA CON TELESCOPI INFRAROSSI LUNGO UN PERIODO DI 17 ANNI

Variazioni inattese nella temperatura di Nettuno

Nonostante si fosse all'inizio dell’estate australe, la maggior parte del pianeta si è gradualmente raffreddata negli ultimi due decenni. La temperatura media globale di Nettuno è scesa di 8 °C tra il 2003 e il 2018. Nei due anni successivi si è invece registrato un forte riscaldamento del polo sud di Nettuno, con temperature aumentate rapidamente di 11 °C

     11/04/2022
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Composizione d’immagini termiche di Nettuno acquisite con lo strumento Visir del Vlt tra il 2006 e il 2020. Crediti: Eso/M. Roman, Naoj/Subaru/Comics

Un’equipe internazionale di astronomi ha utilizzato telescopi da terra, tra cui il Vlt (Very Large Telescope) dell’Eso (Osservatorio Europeo Australe) per monitorare la temperatura dell’atmosfera di Nettuno durante un periodo di 17 anni. Hanno trovato un sorprendente calo delle temperature globali del pianeta seguito da un forte riscaldamento al polo sud.

«Queste variazioni erano inaspettate», afferma Michael Roman, ricercatore post-dottorato presso l’Università di Leicester, nel Regno Unito, e autore principale dello studio pubblicato oggi su The Planetary Science Journal. «Dato che stavamo osservando Nettuno all’inizio dell’estate nell’emisfero meridionale, ci aspettavamo che le temperature crescessero lentamente, non che diminuissero».

Come la Terra, anche Nettuno vede alternarsi le stagioni mentre orbita intorno al Sole. Tuttavia, una stagione di Nettuno dura circa 40 dei nostri anni, mentre un anno di Nettuno dura 165 anni terrestri. Nell’emisfero australe di Nettuno è estate dal 2005 e gli astronomi volevano sapere come sarebbero cambiate le temperature dopo il solstizio d’estate australe.

Gli astronomi hanno esaminato quasi cento immagini di Nettuno nella banda dell’infrarosso termico, catturate in un periodo di 17 anni, per studiare le tendenze generali della temperatura del pianeta nel modo più dettagliato di sempre.

I dati hanno mostrato che, nonostante si fosse all’inizio dell’estate australe, la maggior parte del pianeta si è gradualmente raffreddata negli ultimi due decenni. La temperatura media globale di Nettuno è scesa di 8 °C tra il 2003 e il 2018.

Gli astronomi sono stati ulteriormente sorpresi nello scoprire un forte riscaldamento del polo sud di Nettuno durante gli ultimi due anni di osservazione, quando le temperature sono aumentate rapidamente di 11 °C tra il 2018 e il 2020. Sebbene il caldo vortice polare di Nettuno sia noto da molti anni, un riscaldamento polare così rapido non era mai stato osservato in precedenza sul pianeta.

«I nostri dati coprono meno della metà di una stagione di Nettuno, quindi nessuno si aspettava di vedere variazioni ampie e rapide», afferma il coautore Glenn Orton, ricercatore presso il Jet Propulsion Laboratory (Jpl) del Caltech negli Stati Uniti.

Gli astronomi hanno misurato la temperatura di Nettuno utilizzando termocamere che funzionano misurando la luce infrarossa emessa dagli oggetti astronomici. Per la loro analisi l’equipe ha combinato tutte le immagini esistenti di Nettuno raccolte negli ultimi due decenni da telescopi da terra. Hanno studiato la luce infrarossa emessa da uno strato dell’atmosfera di Nettuno chiamato stratosfera. Ciò ha permesso all’equipe di costruirsi un quadro della temperatura di Nettuno e delle sue variazioni durante una parte dell’estate nell’emisfero meridionale.

L’immagine del pianeta Nettuno sulla sinistra è stata ottenuta durante la fase di verifica dell’ottica adattiva a campo stretto dello strumento Muse/Galacsi installato sul Vlt (Very Large Telescope) dell’Eso. L’immagine a destra è un’immagine paragonabile ottenuta dal telescopio spaziale Hubble della Nasa/Esa. Si noti che le due immagini non sono contemporanee e perciò non mostrano strutture superficiali identiche. Crediti: Eso/P. Weilbacher (Aip)/Nasa, Esa, and M.H. Wong and J. Tollefson (Uc Berkeley)

Poiché Nettuno si trova a circa 4,5 miliardi di chilometri di distanza ed è molto freddo, la temperatura media del pianeta infatti raggiunge circa -220 °C, misurarne la temperatura dalla Terra non è un compito facile. «Questo tipo di studio è possibile solo con immagini molto profonde nella banda infrarossa, provenienti da grandi telescopi come il Vlt che possono osservare chiaramente Nettuno, e queste sono divenute disponibili solo negli ultimi 20 anni circa», asserisce il coautore Leigh Fletcher, professore presso l’Università di Leicester.

Circa un terzo di tutte le immagini scattate proveniva dallo strumento Visir (Vlt Imager and Spectrometer for mid-InfraRed) installato sul Vlt dell’Eso nel deserto di Atacama in Cile. Grazie alle dimensioni dello specchio e all’altitudine del telescopio, ha una risoluzione e una qualità dei dati molto elevate, e produce le immagini più nitide di Nettuno. L’equipe ha anche utilizzato i dati del telescopio spaziale Spitzer della Nasa e le immagini scattate con il telescopio Gemini South in Cile, nonché con il telescopio Subaru, il telescopio Keck e il telescopio Gemini North, tutti alle Hawaii.

Poiché le variazioni di temperatura di Nettuno sono così inaspettate, gli astronomi non sanno ancora cosa potrebbe averle causate. Potrebbero essere dovute a cambiamenti nella chimica della stratosfera di Nettuno, a strutture meteorologiche casuali o persino al ciclo solare. Saranno necessarie ulteriori osservazioni nei prossimi anni per esplorare le ragioni di queste fluttuazioni. I futuri telescopi da terra come l’Elt (Extremely Large Telescope) dell’Eso potrebbero osservare cambiamenti di temperatura come questi in modo più dettagliato, mentre il telescopio spaziale James Webb di Nasa/Esa/Csa fornirà nuove mappe senza precedenti della chimica e della temperatura nell’atmosfera di Nettuno.

«Penso che Nettuno sia di per sé molto interessante per molti di noi perché ne sappiamo ancora così poco», afferma Roman. «Tutto questo punta verso una descrizione più complicata dell’atmosfera di Nettuno e di come questa cambia nel tempo».

Fonte: comunicato stampa Eso

Per saperne di più: 

  • Leggi il preprint dell’articolo in uscita su The Planetary Science JournalSub-Seasonal Variation in Neptune’s Mid-Infrared Emission”, Michael T. Roman, Leigh N. Fletcher, Glenn S. Orton, Thomas K. Greathouse, Julianne I. Moses, Naomi Rowe-Gurney, Patrick G. J. Irwin, Arrate Antunano, James Sinclair, Yasumasa Kasaba, Takuya Fujiyoshi, Imke de Pater e Heidi B. Hammel