Sciencemag.cz
Doporučujeme
Pomocí dalekohledu ESO/VLT se astronomům podařilo zaznamenat velkou tmavou skvrnu v atmosféře planety Neptun a nečekaně také menší světlou oblast, která s ní sousedí. Jedná se o vůbec první pozorování temné skvrny na Neptunu provedené pozemním teleskopem. Tyto dočasné útvary vyskytující se na pozadí modré atmosféry planety Neptun jsou pro astronomy stále záhadou a nová pozorování přinášejí důležité informace o jejich povaze a původu.
Tmavé skvrny jsou typickými útvary vyskytujícími se v atmosférách plynných planet. Nejznámější z nich je Velká rudá skvrna planety Jupiter. Velká tmavá skvrna v atmosféře Neptunu byla poprvé zaznamenána v roce 1989 na snímcích pořízených sondou Voyager 2 (NASA), po několika letech však zanikla. „Od prvního pozorování tmavé skvrny jsem přemýšlel o tom, co jsou tyto podivné pomíjivé útvary zač,“ říká profesor Patrick Irwin (University of Oxford, UK), hlavní řešitel studie, jejíž výsledky byly publikovány v časopise Nature Astronomy.
Profesor Irwin a jeho tým použili data z dalekohledu ESO/VLT (Very Large Telescope), aby vyloučili možnost, že tmavé oblasti vznikají „projasněním“ v oblačném příkrovu planety. Nová pozorování místo toho naznačují, že tmavé skvrny jsou pravděpodobně důsledkem „tmavnutí“ částic ve vrstvě, která leží pod hlavní základnou viditelného zákalu, neboť v Neptunově atmosféře se částice ledu a zákalu mísí.
Nebylo snadné dospět k tomuto závěru, protože tmavé skvrny nejsou trvale přítomny v atmosféře Neptunu a astronomové je dosud nemohli studovat dostatečně podrobně. Příležitost se naskytla až v posledních letech, když kosmický teleskop HST (Hubble Space Telescope; NASA/ESA) objevil několik těchto skvrn. Byla mezi nimi i jedna na severní polokouli planety, kterou se podařilo poprvé zaznamenat v roce 2018. Patrick Irwin a jeho tým se ihned pustili do jejího studia z povrchu Země – pomocí zařízení, které je pro tato náročná pozorování ideální.
Přístroj MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), který pracuje na dalekohledu VLT, rozkládá sluneční světlo odražené od mnoha jednotlivých oblastí v horních vrstvách atmosféry Neptunu na základní vlnové délky a zaznamenává je. Astronomům tak umožnil získat mimo jiné spektrum světla přicházejícího z tmavé skvrny [1]. Díky tomu mohli vědci prostudovat skvrnu mnohem podrobněji, než bylo možné dříve. „Jsem naprosto nadšený. Nejen, že se nám podařilo poprvé detekovat tmavou skvrnu z povrchu Země, ale také jsme vůbec poprvé zaznamenali spektrum odraženého světla z takové oblasti,“ upozorňuje Patrick Irwin.
Vzhledem k tomu, že různé vlnové délky pocházejí z různé hloubky atmosféry Neptunu, bylo možné na základě spektra přesněji stanovit výšku, v jaké se tmavá skvrna nachází. Spektrum rovněž poskytlo informace o chemickém složení jednotlivých vrstev, což vědeckému týmu umožnilo vysvětlit, proč se skvrna jeví jako tmavá.
Pozorování přinesla i jeden překvapivý výsledek. „Během zpracování jsme objevili vzácný typ jasných mraků vyskytujících se ve větších hloubkách, který dosud nebyl identifikován ani z vesmíru,“ říká spoluautor studie Michael Wong (University of California, Berkeley, USA). Oblak byl zaznamenán jako jasný útvar nacházející se v těsné blízkosti větší tmavé skvrny. Pozorování z VLT prokázala, že tento hloubkový mrak se vyskytoval ve stejné vrstvě atmosféry jako tmavá skvrna. Jedná se tedy o zcela nový typ oblaku odlišný od drobných světlých mraků metanového ledu ve velkých výškách, které byly v okolí tmavých skvrn pozorovány v minulosti.
Pomocí dalekohledu ESO/VLT mohou nyní astronomové studovat podobné útvary i z povrchu Země. „Rozvoj schopností lidstva při pozorování vesmíru je ohromující. Nejprve jsme mohli tyto skvrny detekovat pouze na místě pomocí kosmických sond, jako byl Voyager. Pak jsme získali možnost je na dálku rozeznat pomocí Hubbleva kosmického dalekohledu. A dnes konečně technologie pokročila natolik, že je dokážeme odhalit i z povrchu Země,“ dodává Michael Wong.
Poznámky
[1] MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) je multikanálový spektrograf, který astronomům umožňuje spektroskopicky analyzovat celý astronomický objekt, například planetu Neptun, najednou. Přístroj získává spektrum v mnoha oblastech rozdělujících zorné pole do jednotlivých segmentů. Výsledná data tvoří takzvanou datovou kostku, kde je pro každý ‚pixel‘ (segment) obrazu k dispozici spektrum s nízkým rozlišením. MUSE je navržen tak, aby využíval systém adaptivní optiky (adaptive optics), který koriguje turbulence způsobené zemskou atmosférou a umožňuje tak získat ostřejší snímky. Bez této kombinace funkcí by studium temné skvrny na Neptunu ze Země nebylo možné.
Další informace
Výzkum byl prezentován v článku “Cloud structure of dark spots and storms in Neptune’s atmosphere”, který byl publikování v časopise Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-023-02047-0).
