Η ανακάλυψη θα μπορούσε να ρίξει φως στα μυστήρια πίσω από τα μαγνητικά πεδία των πλανητών του ηλιακού μας συστήματος, ακόμη και στο αν οι μακρινοί κόσμοι θα μπορούσαν να υποστηρίξουν τη ζωή.

Η ομάδα επιστημόνων, με την υποστήριξη του Συμβουλίου Επιστημονικών και Τεχνολογικών Εγκαταστάσεων (STFC), έλαβε τις πρώτες μετρήσεις του υπέρυθρου (IR) σέλας στον Ουρανό από τότε που ξεκίνησαν οι έρευνες το 1992. Ενώ το υπεριώδες (UV) σέλας του Ουρανού έχει παρατηρηθεί από το 1986, επιβεβαίωση του IR σέλας μέχρι τώρα δεν είχε παρατηρηθεί . Τα συμπεράσματα των επιστημόνων δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Nature Astronomy.

Οι γίγαντες του πάγου Ουρανός και Ποσειδώνας είναι ασυνήθιστοι πλανήτες στο ηλιακό μας σύστημα καθώς τα μαγνητικά τους πεδία δεν ευθυγραμμίζονται σωστά με τους άξονες στους οποίους περιστρέφονται. Ενώ οι επιστήμονες δεν έχουν βρει ακόμη μια εξήγηση για αυτό, ενδείξεις μπορεί να βρίσκονται στο σέλας του Ουρανού.

Τα Aurorae προκαλούνται από φορτισμένα σωματίδια υψηλής ενέργειας, τα οποία διοχετεύονται προς τα κάτω και συγκρούονται με την ατμόσφαιρα ενός πλανήτη μέσω των γραμμών του μαγνητικού πεδίου του πλανήτη. Στη Γη, το πιο διάσημο αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας είναι τα θεάματα του Βόρειου και του Νότιου Σέλας. Σε πλανήτες όπως ο Ουρανός, όπου η ατμόσφαιρα είναι κατά κύριο λόγο ένα μείγμα υδρογόνου και ηλίου, αυτό το σέλας θα εκπέμπει φως έξω από το ορατό φάσμα και σε μήκη κύματος όπως το υπέρυθρο (IR).

Η ομάδα χρησιμοποίησε μετρήσεις υπέρυθρου σέλας που ελήφθησαν αναλύοντας συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός που εκπέμπεται από τον πλανήτη, χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο Keck II. Από αυτό, μπορούν να αναλύσουν το φως (γνωστές ως γραμμές εκπομπής) από αυτούς τους πλανήτες, παρόμοιο με έναν γραμμωτό κώδικα. Στο υπέρυθρο φάσμα, οι γραμμές που εκπέμπονται από ένα φορτισμένο σωματίδιο γνωστό ως H3+ θα ποικίλλουν σε φωτεινότητα ανάλογα με το πόσο ζεστό ή κρύο είναι το σωματίδιο και πόσο πυκνό είναι αυτό το στρώμα της ατμόσφαιρας. Ως εκ τούτου, οι γραμμές λειτουργούν σαν ένα θερμόμετρο στον πλανήτη.

Οι παρατηρήσεις τους αποκάλυψαν ευδιάκριτες αυξήσεις στην πυκνότητα Η3+ στην ατμόσφαιρα του Ουρανού με μικρή αλλαγή στη θερμοκρασία, σύμφωνα με τον ιονισμό που προκαλείται από την παρουσία ενός υπέρυθρου σέλας. Όχι μόνο αυτό μας βοηθά να κατανοήσουμε καλύτερα τα μαγνητικά πεδία των εξωτερικών πλανητών του ηλιακού μας συστήματος, αλλά μπορεί επίσης να βοηθήσει στον εντοπισμό άλλων πλανητών που είναι κατάλληλοι να υποστηρίξουν ζωή.

Η επικεφαλής συγγραφέας Emma Thomas, φοιτήτρια διδακτορικού στη Σχολή Φυσικής και Αστρονομίας του Πανεπιστημίου του Leicester, δήλωσε: «Η θερμοκρασία όλων των αέριων γιγάντων πλανητών, συμπεριλαμβανομένου του Ουρανού, είναι εκατοντάδες βαθμούς Κέλβιν/Κελσίου υψηλότερη από αυτή που προβλέπουν τα μοντέλα αν θερμαίνονται μόνο από τον Ήλιο, αφήνοντάς μας το μεγάλο ερώτημα για το πώς αυτοί οι πλανήτες είναι τόσο πιο ζεστοί από το αναμενόμενο; Μια θεωρία προτείνει ότι το ενεργητικό σέλας είναι η αιτία αυτού, το οποίο παράγει και ωθεί θερμότητα από το σέλας προς τα κάτω προς τον μαγνητικό ισημερινό.

«Η πλειονότητα των εξωπλανητών που έχουν ανακαλυφθεί μέχρι στιγμής εμπίπτουν στην κατηγορία του υπο-Ποσειδώνα, και ως εκ τούτου είναι φυσικώς παρόμοιοι με τον Ποσειδώνα και τον Ουρανό σε μέγεθος. Αυτό μπορεί επίσης να σημαίνει παρόμοια μαγνητικά και ατμοσφαιρικά χαρακτηριστικά. Αναλύοντας το σέλας του Ουρανού που συνδέεται άμεσα τόσο με το μαγνητικό πεδίο όσο και με την ατμόσφαιρα του πλανήτη, μπορούμε να κάνουμε προβλέψεις για τις ατμόσφαιρες και τα μαγνητικά πεδία αυτών των κόσμων και ως εκ τούτου την καταλληλότητά τους για ζωή.

“Αυτή η εργασία είναι το αποκορύφωμα 30 χρόνων μελέτης σέλας στον Ουρανό, η οποία τελικά αποκάλυψε το υπέρυθρο σέλας και ξεκίνησε μια νέα εποχή ερευνών σέλας στον πλανήτη. Τα αποτελέσματά μας θα συνεχίσουν να διευρύνουν τις γνώσεις μας για τα γιγάντια σέλας του πάγου και να ενισχύσουν την κατανόηση των πλανητικών μαγνητικών πεδίων στο ηλιακό μας σύστημα, σε εξωπλανήτες και ακόμη και στον δικό μας πλανήτη».

Τα αποτελέσματα μπορεί επίσης να δώσουν στους επιστήμονες μια εικόνα για ένα σπάνιο φαινόμενο στη Γη, στο οποίο ο βόρειος και ο νότιος πόλος αλλάζουν τις θέσεις του ημισφαιρίου, γνωστό ως γεωμαγνητική αναστροφή.

Η Emma προσθέτει: «Δεν έχουμε πολλές μελέτες για αυτό το φαινόμενο και ως εκ τούτου δεν γνωρίζουμε τι επιπτώσεις θα έχει αυτό σε συστήματα που βασίζονται στο μαγνητικό πεδίο της Γης, όπως οι δορυφόροι, οι επικοινωνίες και η πλοήγηση. Ωστόσο, αυτή η διαδικασία συμβαίνει καθημερινά στον Ουρανό λόγω της μοναδικής κακής ευθυγράμμισης των περιστροφικών και μαγνητικών αξόνων. Η συνεχής μελέτη του σέλας του Ουρανού θα παράσχει δεδομένα για το τι μπορούμε να περιμένουμε όταν η Γη θα παρουσιάσει μια μελλοντική αντιστροφή πόλου και τι θα σημαίνει αυτό για το μαγνητικό της πεδίο».

Η ανίχνευση της υπέρυθρης σέλας στον Ουρανό με το Keck-NIRSPEC δημοσιεύεται στο Nature Astronomy, DOI: 10.1038/s41550-023-02096-5

(photo: pixabay)