Voor het eerst in 30 jaar zien we de ringen van Neptunus weer

De James Webb Space Telescope van de NASA toont zijn capaciteiten zichter bij huis met zijn eerste afbeelding van Neptunus. Webb heeft niet alleen het duidelijkste beeld van de ringen van deze verre planeet in meer dan 30 jaar vastgelegd maar zijn camera’s onthullen ook de ijsreus in een heel nieuw licht.

Webb ziet de ringen van Neptunus
Wat zien we op de laatste afbeelding die Webb maakte van de ijsreus Neptunus? Webb legde 7 van de 14 bekende manen vast: Galatea, Naiade, Thalassa, Despina, Proteus, Larissa en Triton. De grootste en meest opmerkelijke maan Triton domineert de opname als een heldere lichtpunt die diffractieringen vertoont die ook op andere Webb afbeeldingen zichtbaar zijn. Credit: NASA, ESA, CSA, STScI

Het meest opvallende in Webb’s nieuwe afbeelding is het scherpe beeld van de ringen – waarvan sommige niet zijn gezien sinds de Voyager 2 van de NASA die tijdens zijn scheervlucht in 1989 voor het eerst zag. Naast verschillende heldere, smalle ringen toont de afbeelding van Webb duidelijk de zwakkere stofbanden van Neptunus.

Het is dertig jaar geleden sinds we de zwakke stofringen voor het laatst hebben gezien en het is de eerste keer dat we ze in infrarood licht zien. Dit zegt Heidi Hammel van de NASA en Webb-wetenschapper. Webb’s extreem stabiele en nauwkeurige afbeeldingskwaliteit maakt het mogelijk deze zeer zwakke ringen die zich dicht bij Neptunus bevinden waar te nemen.

Sinds de ontdekking in 1846 zijn wetenschappers gefascineerd door Neptunus. De planeet bevindt zich op een gemiddelde afstand van 30 Astronomische Eenheden van de Zon en bevindt zich dus in een ver afgelegen en donker deel van ons zonnestelsel. Op die extreme afstand is de Zon zo klein en zwak dat het middaguur op Neptunus vergelijkbaar is met de schemering op Aarde.

Deze planeet wordt gekenmerkt als een ijsreus vanwege de chemische samenstelling van het binnenste. In vergelijking met de gasreuzen Jupiter en Saturnus is Neptunus veel rijker aan elementen die zwaarder zijn dan waterstof en helium. Dit is duidelijk te zien aan de kenmerkende blauwe kleur van Neptunus in beelden gemaakt in golflengtes in het zichtbare deel van het spectrum, gemaakt met de Hubble Space Telescope. Deze blauwe kleur wordt veroorzaakt door kleine hoeveelheden gasvormig methaan.

familieportret van Neptunus en enkele van zijn manen
familieportret van Neptunus en enkele van zijn manen. Credit: NASA

De Near Infrared Camera (NIRCam) van de Webb beeldt objecten af in het nabije infraroodbereik van 0,6 tot 5 micrometer. Dit zorgt ervoor dat Neptunus voor de Webb niet blauw lijkt. In feite absorbeert het methaangas zo sterk rood en infrarood licht dat de planeet vrij donker is op deze nabij-infrarode golflengtes, behalve waar er wolken op grote hoogtes aanwezig zijn. Dergelijke methaanijswolken zijn prominent aanwezig als heldere strepen en vlekken die zonlicht weerkaatsen voordat het door methaangas wordt geabsorbeerd. Beelden van andere observatoria, waaronder de Hubble Space Telescope en de W.M. Keck sterrenwacht hebben deze snel evoluerende wolkenformaties in de loop der jaren vastgelegd.

Minder opvallend is een dunne lijn van helderheid die de evenaar van de planeet omcirkelt die een visuele handtekening kunnen zijn van de planeetomvattende atmosferische circulatie die de wind en stormen van Neptunus aandrijft. De atmosfeer daalt af en warmt op bij de evenaar en gloeit dus meer op infrarode golflengten dan de omringende, koelere gassen.

De 164-jarige baan van Neptunus om de Zon betekent dat de noordpool, bovenaan de opname, voor astronomen net buiten beeld is maar de opnames van Webb duiden op een intrigerende helderheid in dat gebied. Een eerder bekende vortex op de zuidpool is duidelijk in het zicht van Webb maar voor het eerst heeft Webb een ononderbroken band van wolken op hoge breedte eromheen onthuld.

Webb zag ook 7 van de 14 bekende manen van Neptunus. De opname van dit familieportret wordt gedomineerd door een erg heldere lichtpunt met de kenmerkende diffractiespikes die ook op andere Webb-afbeeldingen zichtbaar zijn. Deze heldere vlek is geen ster maar de maan Triton van Neptunus.

Bedekt met een bevroren glans van gecondenseerde stikstof reflecteert Triton gemiddeld 70% van het invallende zonlicht. De maan overstraalt Neptunus in deze afbeelding volkomen en dat komt omdat de atmosfeer van de planeet wordt verduisterd door de absorptie van methaan op nabij-infrarode golflengtes. Triton draait in een retrograden baan om Neptunus heen, dit is ongewoon voor een maan, en dat brengt astronomen ertoe te speculeren dat de maan oorspronkelijk een Kuipergordel-object was dat door de zwaartekracht van Neptunus werd ingevangen. In het komende jaar staan aanvullende waarnemingen van zowel Triton als Neptunus op de agenda van de Webb Space Telescope.

Eerste publicatie: 21 september 2022
Bron: Goddard Space Flight Center