Webb detecteert H3+ en poollicht in de atmosfeer van Neptunus
Emissies van H3+ in de bovenste atmosfeer zijn al meer dan 30 jaar gebruikt om de interacties van Jupiter, Saturnus en Uranus met hun omringende ruimteomgevingen te bestuderen, waarbij processen die het poollicht vormgeven, zijn onthuld. Ondanks herhaalde pogingen en in tegenstelling tot modellen die voorspellen dat het kation ook aanwezig zou moeten zijn bij Neptunus bleek dit echter ongrijpbaar. Nu hebben astronomen met behulp van de Webb Space Telescope het triwaterstof-kation bij Neptunus gedetecteerd, evenals afzonderlijke infrarode zuidelijke poollichten.
In het verleden hebben astronomen hints van poollichtactiviteit op Neptunus gezien. Het in beeld brengen en bevestigen van poollicht op Neptunus is astronomen, ondanks succesvolle detecties op Jupiter, Saturnus en Uranus, nooit gelukt.
Neptunus was het ontbrekende puzzelstukje als het ging om het detecteren van poollicht op de reuzenplaneten in het zonnestelsel. In het onderzoek analyseerden de auteurs de gegevens die in juni 2023 waren verkregen door het NIRSpec-instrument van de Webb Space Telescope.
Naast de afbeelding van de planeet verkregen de onderzoekers een spectrum om de samenstelling te karakteriseren en de temperatuur van de bovenste atmosfeer van de planeet, de ionosfeer, te meten.
Ze vonden een extreme prominente emissielijn die de aanwezigheid van het triwaterstofkation aangeeft.
In de Webb-afbeeldingen van Neptunus is het gloeiende poollicht als cyaankleurige vlekken zichtbaar. De poollicht-activiteit die op Neptunus is te zien verschilt merkbaar van wat we hier op Aarde gewend zijn, of zelfs van die van Jupiter en Saturnus.
In plaats van beperkt te blijven tot de noord- en zuidpool van de planeet bevinden de poollichten van Neptunus zich op de geografische midden-breedtegraden van de planeet – denk aan de locatie van bijvoorbeeld Zuid-Amerika of Afrika op Aarde.
Dit komt door de vreemde aard van het magnetische veld van Neptunus, oorspronkelijk ontdekt in 1989 door de Voyager 2, dat 47° gekanteld is ten opzichte van de rotatieas van de planeet.
Aangezien de poollichtactiviteit zich afspeelt op de plek waar de magnetische velden samenkomen in de atmosfeer van de planeet, bevinden de poollichten van Neptunus zich ver van de rotatiepolen.
De baanbrekende detectie van de poollichten van Neptunus zal astronomen helpen begrijpen hoe het magnetische veld van Neptunus interageert met deeltjes die van de Zon naar de verre uithoeken van ons zonnestelsel stromen, een totaal nieuw venster in de wetenschap van de atmosfeer van ijsreuzen.
De onderzoekers konden ook voor het eerst sinds de scheervlucht van Voyager 2 de temperatuur van de bovenkant van de atmosfeer van Neptunus meten.
Hun resultaten geven aan waarom de poollichten van Neptunus zo lang verborgen bleven voor astronomen: de bovenste atmosfeer van Neptunus is met honderden graden afgekoeld.
Door de jaren heen hebben astronomen de intensiteit van de poollichten van Neptunus voorspeld op basis van de temperatuur die door Voyager 2 is geregistreerd.
Een aanzienlijk koudere temperatuur zou resulteren in veel zwakkere poollichten. Deze koude temperatuur is waarschijnlijk de reden dat de poollichten van Neptunus zo lag onopgemerkt zijn gebleven.
De dramatische afkoeling suggereert ook dat dit gebied van de atmosfeer enorm kan veranderen, ook al staat de planeet meer dan 30 keer verder van de Zon dan de Aarde.
De resultaten van het onderzoek zijn in het tijdschrift Nature Astronomy gepubliceerd.
Artikel: H. Melin et al. Discovery of H3+ and infrared aurorae at Neptune with JWST. Nat Astron, published online March 26, 2025; doi: 10.1038/s41550-025-02507-9
Eerste publicatie: 26 maart 2025
Bron: sci-news
