كشفت إحدى الدراسات أن لون نبتون وأورانوس كلاهما أزرق مخضر، وليس اللون الأزرق السماوي العميق والسماوي الشاحب الذي كان يُعتقد سابقًا. تم استخدام البيانات من التلسكوبات الحديثة لتصحيح هذه التحريفات التاريخية للألوان. ائتمان: باتريك إيروين، تم تحريره
تظهر الأبحاث الحديثة التي أجراها البروفيسور باتريك إيروين ذلك نبتون و أورانوس كلاهما ظل مماثل للون الأزرق المخضر، مما يتحدى التصورات السابقة لألوانهما. واستخدمت الدراسة بيانات تلسكوبية حديثة لتصحيح الأخطاء التاريخية في الألوان وشرح التغيرات الطفيفة في لون أورانوس خلال مداره.
يُعرف نبتون بلونه الأزرق الغني وأورانوس الأخضر، لكن دراسة جديدة كشفت أن العملاقين الجليديين هما في الواقع أقرب بكثير في اللون مما كان يعتقد عادة.
تم تأكيد الظلال الصحيحة للكواكب من خلال البحث الذي أجراه البروفيسور باتريك إيروين جامعة أكسفوردوالتي نشرت اليوم في الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.
اكتشف هو وفريقه أن العالمين لهما في الواقع ظل مماثل من اللون الأزرق المخضر، على الرغم من الاعتقاد السائد بأن نبتون لونه أزرق سماوي عميق وأن أورانوس له مظهر سماوي شاحب.
تم إصدار صور فوييجر 2/محطة الفضاء الدولية لأورانوس ونبتون بعد وقت قصير من تحليق فوييجر 2 في عامي 1986 و1989، على التوالي، مقارنة بإعادة معالجة الصور الفردية التي تمت تصفيتها في هذه الدراسة لتحديد أفضل تقدير للألوان الحقيقية لهذه الكواكب. الائتمان: باتريك ايروين
المفهوم الخاطئ لألوان الكواكب
ويعرف علماء الفلك منذ فترة طويلة أن معظم الصور الحديثة للكوكبين لا تعكس بدقة ألوانهما الحقيقية.
نشأ هذا المفهوم الخاطئ بسبب الصور التي تم التقاطها للكوكبين خلال القرن العشرين – ولا سيما من خلالهما ناسامهمة فوييجر 2، المركبة الفضائية الوحيدة التي تحلق فوق هذه العوالم – سجلت صورًا بألوان مميزة.
تم بعد ذلك إعادة دمج الصور أحادية اللون لإنشاء صور مركبة ملونة، والتي لم تكن دائمًا متوازنة تمامًا للحصول على صورة ملونة “حقيقية”، وخاصة في حالة نبتون، غالبًا ما تم تقديمها “باللون الأزرق للغاية”.
أورانوس تمت مشاهدته بواسطة HST/WFC3 من عام 2015 إلى عام 2022. خلال هذا التسلسل، ينحدر القطب الشمالي، ذو اللون الأخضر الشاحب، نحو الشمس والأرض. في هذه الصور تم تحديد خطي الاستواء وخط العرض عند 35 شمالا و 35 جنوبا. الائتمان: باتريك ايروين
بالإضافة إلى ذلك، كانت الصور الأولى لنبتون التي التقطتها فوييجر 2 متباينة للغاية لتكشف بشكل أفضل عن السحب والأحزمة والرياح التي تشكل منظورنا الحديث لنبتون.
قال البروفيسور إيروين: “على الرغم من أن الصور المألوفة لأورانوس التي التقطتها فوييجر 2 تم إصدارها في شكل أقرب إلى الألوان “الحقيقية”، إلا أن صور نبتون كانت في الواقع ممتدة ومحسنة، وبالتالي تم تحويلها إلى اللون الأزرق بشكل مصطنع.
“وعلى الرغم من أن اللون المشبع صناعيا كان معروفا بين علماء الكواكب في ذلك الوقت – وتم نشر الصور مع تعليقات تشرحه – إلا أن هذا التمييز ضاع مع مرور الوقت”.
“من خلال تطبيق نموذجنا على البيانات الأصلية، تمكنا من إعادة بناء التمثيل الأكثر دقة حتى الآن للون نبتون وأورانوس.”
توضيح الألوان الحقيقية بالأبحاث الحديثة
وفي الدراسة الجديدة، استخدم الباحثون بيانات من تلسكوب هابل الفضائيجهاز التصوير الطيفي للتلسكوب الفضائي (STIS) والمستكشف الطيفي متعدد الوحدات (تأمل) في المرصد الأوروبي الجنوبي تلسكوب كبير جدا. في كلا الجهازين، يمثل كل بكسل طيفًا مستمرًا من الألوان.
وهذا يعني أنه يمكن معالجة ملاحظات STIS وMUSE بشكل لا لبس فيه لتحديد اللون الظاهري الحقيقي لأورانوس ونبتون.
استخدم الباحثون هذه البيانات لإعادة توازن الصور الملونة المركبة التي سجلتها كاميرا Voyager 2، بالإضافة إلى الكاميرا واسعة النطاق 3 (WFC3) التابعة لتلسكوب هابل الفضائي.
وكشف هذا أن أورانوس ونبتون هما في الواقع ظلال متشابهة إلى حد ما من اللون الأزرق المخضر. والفرق الرئيسي هو أن نبتون لديه لمحة طفيفة من اللون الأزرق الزائد، والذي يكشف النموذج أنه يرجع إلى طبقة أرق من الضباب على ذلك الكوكب.
رسوم متحركة لتغيرات اللون الموسمية على أورانوس على مدار عامين من أورانوس (سنة أورانوس تساوي 84.02 سنة أرضية)، تمتد من 1900 إلى 2068 وتبدأ قبل الانقلاب الصيفي الجنوبي مباشرة، عندما يشير القطب الجنوبي لأورانوس بشكل مباشر تقريبًا نحو الشمس.
يُظهر القرص الموجود على اليسار كيف يبدو أورانوس بالعين المجردة، بينما تم تمديد القرص الموجود على اليمين وتحسينه لجعل ملامح الغلاف الجوي أكثر وضوحًا. في هذه الرسوم المتحركة، تم إبطاء دوران أورانوس أكثر من 3000 مرة حتى يمكن رؤية دوران الكوكب، مع مرور سحب عاصفة منفصلة عبر قرص الكوكب.
وبينما يتجه الكوكب نحو الانقلاب، يمكن رؤية “غطاء” قطبي شاحب، يتميز بزيادة عتامة السحب وانخفاض وفرة غاز الميثان، وهو يملأ المزيد من قرص الكوكب، مما يؤدي إلى تغيرات موسمية في اللون العام للكوكب.
يرجع الحجم المتغير لقرص أورانوس إلى التغير في مسافة أورانوس عن الشمس أثناء مداره.
الائتمان: باتريك إيروين، جامعة أكسفورد
شرح اختلافات الألوان في كوكب أورانوس
توفر الدراسة أيضًا إجابة للغموض الذي طال أمده حول سبب تغير لون أورانوس قليلاً خلال مداره الذي يبلغ 84 عامًا حول الشمس.
توصل الباحثون إلى استنتاجهم بعد مقارنة صور العملاق الجليدي لأول مرة بقياسات سطوعه، التي سجلها مرصد لويل في أريزونا من عام 1950 إلى عام 2016 بأطوال موجية زرقاء وخضراء.
أظهرت هذه القياسات أن أورانوس يبدو أكثر اخضرارًا قليلاً عند الانقلابات (أي الصيف والشتاء)، عندما يكون أحد أقطاب الكوكب متجهًا نحو نجمنا. ولكن خلال فترة الاعتدال – عندما تكون الشمس فوق خط الاستواء – يكون لونها أكثر زرقة قليلاً.
نحن نعلم أن هذا يرجع جزئيًا إلى حقيقة أن أورانوس لديه دوران غير عادي للغاية.
في الواقع، فإنه يتحول بشكل جانبي تقريبًا أثناء مداره، مما يعني أنه خلال الانقلابات الشمسية للكوكب، يشير قطبه الشمالي أو الجنوبي بشكل مباشر تقريبًا نحو الشمس والأرض.
وهذا أمر مهم، وفقًا للمؤلفين، لأن أي تغيير في انعكاس المناطق القطبية سيكون له تأثير كبير على السطوع الإجمالي لأورانوس كما يُرى من كوكبنا.
ما كان علماء الفلك أقل وضوحًا بشأنه هو كيف ولماذا يختلف هذا الانعكاس.
وقد دفع هذا الباحثين إلى تطوير نموذج يقارن أطياف المناطق القطبية لأورانوس بتلك الموجودة في المناطق الاستوائية.
وقد وُجد أن المناطق القطبية أكثر انعكاسًا عند الأطوال الموجية الخضراء والحمراء منها عند الأطوال الموجية الزرقاء، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن الميثان، الذي يمتص اللون الأحمر، يكون متوافرًا بالقرب من القطبين بمقدار النصف تقريبًا كما هو الحال عند خط الاستواء.
ومع ذلك، لم يكن هذا كافيا لتفسير تغير اللون بشكل كامل، لذلك أضاف الباحثون متغيرا جديدا إلى النموذج على شكل “غطاء” سميك تدريجيا من الضباب الجليدي، والذي تم ملاحظته بالفعل خلال فصل الصيف، عند القطب المشمس. مثل الكوكب. يمر من الاعتدال إلى الانقلاب.
يعتقد علماء الفلك أنها على الأرجح جزيئات جليد الميثان.
عند محاكاتها في النموذج، زادت جزيئات الجليد من انعكاسها عند الأطوال الموجية الخضراء والحمراء عند القطبين، مما يقدم تفسيرًا لسبب كون أورانوس أكثر خضرة عند الانقلاب.
وقال البروفيسور إيروين: “هذه هي الدراسة الأولى التي تجمع بين النموذج الكمي وبيانات التصوير لشرح سبب تغير لون أورانوس أثناء مداره. »
“وبهذه الطريقة، أثبتنا أن أورانوس يكون أكثر اخضرارًا عند الانقلاب الشمسي بسبب انخفاض وفرة الميثان في المناطق القطبية، ولكن أيضًا بسبب زيادة سمك جزيئات جليد الميثان المشتتة بشكل مشرق.”
وقالت الدكتورة هايدي هامل، من رابطة الجامعات للأبحاث الفلكية (AURA)، التي أمضت عقودًا في دراسة نبتون وأورانوس ولكنها لم تشارك في الدراسة: “التصور الخاطئ للون نبتون، وكذلك التغيرات اللونية غير العادية لأورانوس ، لقد عذبتنا لعقود من الزمن. وينبغي لهذه الدراسة المتعمقة أن تضع أخيرا حدا لهاتين المشكلتين.
استكشاف المستقبل والبحث المستمر
يظل عملاقا الجليد “أورانوس” و”نبتون” وجهة محيرة للمستكشفين الآليين في المستقبل، استنادًا إلى إرث “فوييجر” في الثمانينيات.
وقال البروفيسور لي فليتشر، عالم الكواكب من جامعة ليستر والمؤلف المشارك للدراسة الجديدة: “إن مهمة استكشاف نظام أورانوس – من غلافه الجوي الموسمي الغريب إلى مجموعته المتنوعة من الحلقات والأقمار – تمثل تحديًا كبيرًا”. . أولوية وكالات الفضاء في العقود القادمة.
ومع ذلك، فحتى مستكشف الكواكب الذي يدور حول أورانوس منذ فترة طويلة لن يتمكن إلا من التقاط لقطة مختصرة لسنة أورانوسية.
وقال البروفيسور فليتشر: “الدراسات الأرضية مثل هذه، التي توضح كيف تغير مظهر ولون أورانوس على مر العقود استجابة لأغرب مواسم النظام الشمسي، ستكون أساسية لوضع نتائج هذه المهمة المستقبلية في سياق أوسع”. وأضاف.
المرجع: “نمذجة الدورة الموسمية للون وحجم أورانوس والمقارنة مع نبتون” بقلم باتريك جي جي إيروين، جاك دوبنسون، أرجونا جيمس، نيكولاس أ تينبي، إيمي أ سيمون، لي إن فليتشر، مايكل تي رومان، جلين إس أورتن، مايكل إتش وونغ، ودانييل توليدو، وسانتياغو بيريز هويوس، وجولي بيك، 12 سبتمبر 2023، الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.
دوى: 10.1093/منراس/ستاد3761
