新しい画像により、海王星と天王星の実際の姿が明らかになりました

パトリック・アーウィン教授による最近の研究は、このことを示しています。 ネプチューン そして 天王星 どちらも似たような青緑の色合いで、これまでの色の認識を覆します。 この研究では、現代の望遠鏡データを使用して、色の歴史的誤りを修正し、その軌道上にある天王星の微妙な色の変化を説明しました。

海王星はその豊かな青色と天王星の緑色で有名ですが、新しい研究により、この2つの氷の巨人は実際には通常考えられているよりも色がはるかに近いことが明らかになりました。

カリフォルニア大学のパトリック・アーウィン教授が実施した研究の助けを借りて、惑星の正しい影が確認されました。 オックスフォード大学、今日、王立天文学協会の月刊通知に掲載されました。

彼と彼のチームは、海王星は深い空色で、天王星は淡いシアン色の外観をしているという一般的な考えにもかかわらず、両方の世界が実際には同じような緑がかった青の色合いをしていることを発見しました。

この研究では、それぞれ 1986 年と 1989 年にボイジャー 2 号が接近した直後に公開された天王星と海王星のボイジャー 2 号/ISS 画像と個々の候補画像を再処理して比較し、これらの惑星の真の色の最良の推定値を決定しました。 クレジット: パトリック・アーウィン

惑星の色の誤解

天文学者たちは、この 2 つの惑星の最新の画像のほとんどがその本当の色を正確に反映していないことを長い間知っていました。

この誤解は、20 世紀に両惑星を撮影した写真が原因で生じました。 NASAボイジャー 2 号のミッション、これらの世界を飛行した唯一の宇宙船 – 画像は別々の色で記録されました。

モノクロ画像は後に再結合されて合成カラー画像が作成されましたが、必ずしも「真の」カラー画像として正確にバランスが取れているわけではなく、特に海王星の場合は「青すぎる」ことがよくありました。

2015年から2022年までHST/WFC3で観測された天王星。 このシーケンスの間、薄緑色の北極が太陽と地球に向かって揺れます。 これらの画像では、赤道と緯度は北緯 35 度、南緯 35 度でマークされています。 クレジット: パトリック・アーウィン

さらに、ボイジャー 2 号からの海王星の初期の画像のコントラストが大幅に改善され、現代の海王星の見方を構成する雲、帯、風がよりよく明らかになりました。

アーウィン教授は、「よく知られたボイジャー2号による天王星の画像は『真』の色に近い形で公開されたが、海王星の画像は実際には引き伸ばされて強調されており、そのため人為的に青方偏移している」と述べた。

「人工的に飽和した色は当時惑星科学者の間で知られており、それを説明するキャプション付きの画像も公開されていましたが、この区別は時間の経過とともに失われています。」

「私たちのモデルを元のデータに適用することで、海王星と天王星の両方の色のこれまでで最も正確な表現を再構築することができました。」

現代の研究を通じて本当の色を解明する

新しい研究では、研究者らは次のデータを使用しました。 ハッブル宇宙望遠鏡宇宙望遠鏡分光器イメージャー (STIS) およびマルチユニット分光器エクスプローラー (熟考) ヨーロッパ南天天文台にある 非常に大きな望遠鏡。 どちらのデバイスでも、各ピクセルは色の連続スペクトルです。

これは、STIS と MUSE の観測結果を明確に処理して、天王星と海王星の実際の見かけの色を決定できることを意味します。

研究者らはこのデータを使用して、ボイジャー 2 号とハッブル宇宙望遠鏡の広視野カメラ 3 (WFC3) によって記録された合成カラー画像のバランスを再調整しました。

これにより、天王星と海王星は実際にはやや似た青緑の色合いであることが明らかになりました。 主な違いは、海王星にはわずかに余分な青のヒントがあることですが、これは海王星の薄い霞の層によって引き起こされていることがモデルで明らかになりました。

天王星の 2 年間 (天王星の 1 年は地球の 84.02 年に相当) の間の天王星の季節的な色の変化のアニメーション。1900 年から 2068 年まで続き、天王星の南極が太陽にほぼ直接向かう南夏至の直前から始まります。
左側の円盤は天王星の肉眼の外観を示し、右側の円盤の色は大気の特徴をより顕著にするために拡張および強化されています。 このアニメーションでは、天王星の回転が 3,000 倍以上遅くされているため、惑星の回転が確認でき、別個の嵐の雲が惑星の円盤を通過しているのが見られます。
惑星が夏至に向かって移動するにつれて、雲の不透明度の増加とメタン量の減少による淡い極の「キャップ」が惑星の円盤のより多くを占めるのが見られ、惑星全体の色の季節変化につながります。
天王星の円盤のサイズが変化するのは、天王星の公転中に太陽からの距離が変化するためです。
クレジット: パトリック・アーウィン、オックスフォード大学

天王星の色の違いを説明する

この研究はまた、なぜ天王星が太陽の周りを84年間公転する間に色がわずかに変化するのかという長年の謎に対する答えも提供する。

研究者らは、アリゾナ州のローウェル天文台が1950年から2016年まで青と緑の波長で記録した氷の巨人の画像とその明るさの測定値を初めて比較し、結論に達した。

これらの測定により、天王星は、惑星の極の1つが私たちの恒星の方向を向いている夏至（夏と冬）にわずかに緑色に見えることが示されました。 しかし、春分時、つまり太陽が赤道の上にあるとき、その色はやや青くなります。

その理由の一つは、天王星の回転が非常に珍しいことです。

実際には、その公転中にほぼ横向きに回転します。つまり、この惑星の夏至の間、その北極または南極は太陽と地球の方向をほぼまっすぐに指します。

研究者らは、極地域の反射率に何らかの変化があれば、地球から見たときの天王星の全体的な明るさに大きな影響を与えるため、これは重要であると述べた。

天文学者たちは、この反射がどのように、あるいはなぜ異なるのかについてあまり明確にしていない。

このため研究者らは、天王星の極地域のスペクトルと赤道地域のスペクトルを比較するモデルを開発するようになりました。

彼女は、極地域では青の波長よりも緑と赤の波長の方が反射率が高いことを発見しました。その理由の一部は、赤を吸収するメタンの量が極付近では赤道付近の約半分であるためです。

しかし、これは色の変化を完全に説明するには十分ではなかったため、研究者らは、夏の間に以前に観察された、徐々に濃くなる氷霧の「キャップ」の形で、太陽に照らされた極のような新しい変数をモデルに追加しました。惑星。 春分から夏至に移ります。

天文学者らは、これはおそらくメタン氷の粒子で構成されていると考えている。

モデルでシミュレーションすると、氷の粒子は極の緑と赤の波長で反射率が増加しており、夏至で天王星が緑色である理由の説明が得られました。

アーウィン教授は、「これは、天王星の軌道中に色が変わる理由を説明するために、定量的モデルと画像データを照合した最初の研究である。」と述べた。

「このようにして、極地でのメタン存在量の減少だけでなく、明るく散在するメタン氷の粒子の厚さの増加により、夏至の天王星はより緑色であることを実証しました。」

天文学研究大学協会（AURA）のハイジ・ハミル博士は、海王星と天王星の研究に何十年も費やしてきたが、その研究には関与していなかったが、次のように述べた。何十年も私たちを混乱させてきました。 この包括的な研究により、最終的に両方の問題に終止符が打たれるはずです。

未来の探求と継続的な研究

1980 年代のボイジャーの遺産に基づいて構築された氷の巨人、天王星と海王星は、将来のロボット探検家にとって魅力的な目的地であり続けています。

レスター大学の惑星科学者で、この新しい研究の共著者であるリー・フレッチャー教授は次のように述べている。 -プロフィール1。」 今後数十年間、宇宙機関にとっての優先事項。

しかし、天王星の周りを周回する長命の惑星探査者でさえ、天王星の1年間の短いスナップショットしか撮影しないでしょう。

「太陽系の最も奇妙な季節に応じて、天王星の外観と色が数十年にわたってどのように変化したかを示すこのような地上ベースの研究は、この将来のミッションの発見をより広い文脈に組み込むために不可欠です」とフレッチャー教授は付け加えた。

参考文献：「天王星の色と大きさの季節サイクルのモデリング、および海王星との比較」パトリック・J・J・アーウィン、ジャック・ドビンソン、アルジュナ・ジェームズ、ニコラス・A・テンビー、エイミー・A・サイモン、リー・N・フレッチャー、マイケル・T・ローマン、グレン・S・オートン、マイケル・H・ウォン、ダニエル・トレド、サンティアゴ・ペレス・オヨス、ジュリー・ベック、2023年9月12日、 王立天文協会の月次通知。
土井: 10.1093/mnras/stad3761