Infrarood poollicht gedetecteerd op Uranus
Hoewel het ultraviolette poollicht van Uranus al sinds 1986 wordt waargenomen was er tot nu toe geen bevestiging van het infrarode poollicht waargenomen.
De ijsreuzen Uranus en Neptunus zijn ongebruikelijke planeten in ons zonnestelsel omdat hun magnetische velden niet goed zijn uitgelijnd met de assen waarin ze draaien. Hoewel planeetwetenschappers hier nog geen verklaring voor hebben zouden er aanwijzingen kunnen liggen in de aurora’s van Uranus.
Aurora’s worden veroorzaakt door zeer energetische geladen deeltjes die naar beneden worden gesluisd en via de magnetische veldlijnen in botsing komen met de atmosfeer van een planeet.
Op Aarde is het bekendste resultaat van dit proces het schouwspel van noorder- en zuiderlicht.
Op planeten als Uranus, waar de atmosfeer voornamelijk uit een mengsel van waterstof en helium bestaat, zal deze aurora licht uitzenden buiten het zichtbare spectrum en in golflengtes zoals het infrarood.
In het nieuwe onderzoek hebben astronomen van de universiteit van Leicester de nabij-infrarood spectra van Uranus, verkregen met het NIRSPEC-instrument op de Keck II-telescoop, geanalyseerd.
Uit deze spectra kunnen astronomen het licht analyseren – bekend als emissielijnen – van deze planeten, vergelijkbaar met een barcode. In het infraroodspectrum zullen de lijnen die worden uitgezonden door een geladen deeltje dat bekend staat als H3+ in helderheid variëren, afhankelijk van hoe warm of koud het deeltje is en hoe dicht deze laag van de atmosfeer is. Daarom fungeren de lijnen als een thermometer in de planeet.
De Keck II-waarnemingen onthulden duidelijke toenames in de H3+-dichtheid in de atmosfeer van Uranus met weinig temperatuurverandering, consistent met ionisatie veroorzaakt door de aanwezigheid van een infrarode aurora.
De temperaturen van alle gasreuzen, inclusief Uranus, liggen honderden Kelvin boven wat modellen voorspellen als ze alleen maar worden opgewarmd door de Zon, waardoor astronomen met de grote vraag zitten hoe deze planeten zoveel heter zijn dan verwacht.
Eén theorie suggereert dat de energetische aurora hier de oorzaak van is, die genereert warmte en duwt die van de aurora naar de magnetische evenaar.
Een meerderheid van de tot nu toe ontdekte exoplaneten valt in de categorie sub-Neptunus en is daarom qua grootte vergelijkbaar met Neptunus en Uranus. Dit betekent dat die ook soortelijke magnetische en atmosferische kenmerken kunnen hebben.
Door de aurora van Uranus te analyseren, die rechtstreeks verbonden is met zowel het magnetische veld als de atmosfeer van de planeet, kunnen astronomen voorspellingen doen over de atmosferen en magnetische velden van deze werelden en daarmee ook hun geschiktheid voor leven.
Dit artikel is het resultaat van dertig jaar aurora-onderzoek op Uranus, dat eindelijk de infrarode aurora heeft onthuld en een nieuw tijdperk van aurora-onderzoek op de planeet inluidt, aldus de onderzoekers.
De resultaten zullen de kennis van ijsreus-aurora’s vergroten en het begrip van planetaire magnetische velden in ons zonnestelsel, op exoplaneten en zelfs op onze eigen planeet versterken.
De resultaten kunnen wetenschappers ook inzicht geven in een zeldzaam fenomeen op Aarde, waarbij de noord en zuidpool van halfrondlocatie wisselen, bekend als geomagnetische omkering.
Over dit fenomeen zijn er niet veel onderzoeken en wetenschappers weten daarom niet welke effecten dit zal hebben op systemen die afhankelijk zijn van het magnetische veld van de Aarde, zoals satellieten, communicatie en navigatie.
Dit proces vindt echter elke dag op Uranus plaats vanwege de unieke verkeerde uitlijning van de rotatie- en magnetische assen.
Voortdurend onderzoek van de aurora van Uranus zal gegevens opleveren over wat verwacht kan worden als de Aarde in de toekomst een poolomkering vertoont en wat dit zal betekenen voor het magnetische veld.
De bevindingen zijn in het tijdschrift Nature Astronomy gepubliceerd.
Artikel: E.M. Thomas et al. Detection of the infrared aurora at Uranus with Keck-NIRSPEC. Nat Astron, published online October 23, 2023; doi: 10.1038/s41550-023-02096-5
Eerste publicatie: 28 oktober 2023
Bron: sci-news
