Una investigación reciente dirigida por el profesor Patrick Irwin muestra que Neptuno Y Urano Ambos tienen un tono similar de azul verdoso, lo que desafía las percepciones previas de sus colores. El estudio utilizó datos telescópicos modernos para corregir imprecisiones históricas de color y explicar cambios menores de color de Urano durante su órbita.

Neptuno es conocido cariñosamente por ser de un azul intenso y un verde de Urano, pero un nuevo estudio ha revelado que los dos gigantes de hielo en realidad tienen un color mucho más parecido de lo que comúnmente se piensa.

Los tonos correctos de los planetas fueron confirmados mediante una investigación dirigida por el profesor Patrick Irwin de Universidad de Oxfordque se publicó hoy en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Él y su equipo descubrieron que los dos mundos en realidad tienen un tono similar de azul verdoso, a pesar de la creencia generalizada de que Neptuno es de un azul profundo y Urano tiene una apariencia cian pálida.

Imágenes de Urano y Neptuno de la Voyager 2/ISS publicadas poco después de los sobrevuelos de la Voyager 2 en 1986 y 1989, respectivamente, en comparación con un reprocesamiento de las imágenes filtradas individuales en este estudio para determinar la mejor estimación de los verdaderos colores de estos planetas. Crédito: Patrick Irwin

La idea errónea de los colores planetarios

Los astrónomos saben desde hace mucho tiempo que la mayoría de las imágenes modernas de los dos planetas no reflejan con precisión sus verdaderos colores.

Esta idea errónea surgió porque las imágenes capturadas de los dos planetas durante el siglo XX, en particular por NASALa misión Voyager 2, la única nave espacial que sobrevoló estos mundos, registró imágenes en distintos colores.

Luego, las imágenes monocromáticas se recombinaron para crear imágenes compuestas en color, que no siempre estaban perfectamente equilibradas para obtener una imagen en color «verdadero» y, particularmente en el caso de Neptuno, a menudo se representaban «demasiado azules».

Urano visto por HST/WFC3 de 2015 a 2022. Durante esta secuencia, el polo norte, de color verde más pálido, desciende hacia el Sol y la Tierra. En estas imágenes, están marcadas las líneas del ecuador y de latitud en 35N y 35S. Crédito: Patrick Irwin

Además, las primeras imágenes de Neptuno de la Voyager 2 estaban altamente contrastadas para revelar mejor las nubes, las bandas y los vientos que dan forma a nuestra perspectiva moderna de Neptuno.

El profesor Irwin dijo: «Aunque las imágenes familiares de Urano tomadas por la Voyager 2 fueron publicadas en una forma más cercana a los colores ‘reales’, las de Neptuno en realidad fueron estiradas y mejoradas, y por lo tanto se hicieron artificialmente demasiado azules.

«Aunque los científicos planetarios de la época conocían el color saturado artificialmente (y las imágenes se publicaron con leyendas que lo explicaban), esta distinción se perdió con el tiempo».

«Al aplicar nuestro modelo a los datos originales, pudimos reconstruir la representación más precisa hasta la fecha del color de Neptuno y Urano».

Aclarando los verdaderos colores con la investigación moderna

En el nuevo estudio, los investigadores utilizaron datos de El telescopio espacial HubbleEl espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial (STIS) y el explorador espectroscópico de unidades múltiples (MUSA) en el Observatorio Europeo Austral Telescopio muy grande. En ambos instrumentos, cada píxel representa un espectro continuo de colores.

Esto significa que las observaciones de STIS y MUSE se pueden procesar sin ambigüedades para determinar el verdadero color aparente de Urano y Neptuno.

Los investigadores utilizaron estos datos para reequilibrar las imágenes en color compuestas grabadas por la cámara Voyager 2, así como por la cámara de campo amplio 3 (WFC3) del Telescopio Espacial Hubble.

Esto reveló que Urano y Neptuno son en realidad de un tono bastante similar de azul verdoso. La principal diferencia es que Neptuno tiene un ligero toque extra azul, que según el modelo se debe a una capa más delgada de neblina en ese planeta.

Animación de los cambios de color estacionales en Urano a lo largo de dos años de Urano (un año de Urano equivale a 84,02 años terrestres), que abarca desde 1900 hasta 2068 y comienza justo antes del solsticio de verano austral, cuando el polo sur de Urano apunta casi directamente hacia el Sol.
El disco de la izquierda muestra cómo aparece Urano a simple vista, mientras que el disco de la derecha ha sido estirado y mejorado para aclarar las características atmosféricas. En esta animación, la rotación de Urano se ha ralentizado más de 3.000 veces para que se pueda ver la rotación planetaria, con discretas nubes de tormenta atravesando el disco del planeta.
A medida que el planeta se dirige hacia sus solsticios, se puede ver una «capucha» polar pálida, caracterizada por una creciente opacidad de las nubes y una menor abundancia de metano, que llena una mayor parte del disco del planeta, lo que provoca cambios estacionales en el color general del planeta.
El cambio de tamaño del disco de Urano se debe al cambio en la distancia de Urano al Sol durante su órbita.
Crédito: Patrick Irwin, Universidad de Oxford

Explicando las variaciones de color de Urano

El estudio también proporciona una respuesta al antiguo misterio de por qué el color de Urano cambia ligeramente durante su órbita de 84 años alrededor del Sol.

Los autores llegaron a esta conclusión después de comparar primero las imágenes del gigante de hielo con las mediciones de su brillo, registradas por el Observatorio Lowell en Arizona entre 1950 y 2016 en longitudes de onda azul y verde.

Estas mediciones mostraron que Urano aparece un poco más verde en sus solsticios (es decir, verano e invierno), cuando uno de los polos del planeta apunta hacia nuestra estrella. Pero durante sus equinoccios –cuando el Sol está por encima del ecuador– su tonalidad es un poco más azul.

Sabemos que esto se explica en parte por el hecho de que Urano tiene una rotación muy inusual.

De hecho, gira casi de lado durante su órbita, lo que significa que durante los solsticios del planeta su polo norte o sur apunta casi directamente hacia el Sol y la Tierra.

Esto es importante, según los autores, porque cualquier cambio en la reflectividad de las regiones polares tendría un impacto significativo en el brillo general de Urano visto desde nuestro planeta.

Lo que los astrónomos no tenían tan claro era cómo y por qué difiere esta reflectividad.

Esto llevó a los investigadores a desarrollar un modelo que compara los espectros de las regiones polares de Urano con los de sus regiones ecuatoriales.

Se ha descubierto que las regiones polares reflejan más las longitudes de onda verdes y rojas que las azules, en parte porque el metano, que absorbe el rojo, es aproximadamente la mitad de abundante cerca de los polos que en el ecuador.

Sin embargo, esto no fue suficiente para explicar completamente el cambio de color, por lo que los investigadores agregaron una nueva variable al modelo en forma de una «capucha» de niebla helada que se espesa gradualmente, que ya se observó durante el verano en el polo soleado. como el planeta. pasa del equinoccio al solsticio.

Los astrónomos creen que probablemente se trate de partículas de hielo de metano.

Cuando se simularon en el modelo, las partículas de hielo aumentaron aún más la reflexión en las longitudes de onda verde y roja en los polos, ofreciendo una explicación de por qué Urano es más verde en el solsticio.

El profesor Irwin dijo: “Este es el primer estudio que combina un modelo cuantitativo con datos de imágenes para explicar por qué el color de Urano cambia durante su órbita. »

«De esta manera demostramos que Urano es más verde en el solsticio debido a la menor abundancia de metano en las regiones polares, pero también al aumento del espesor de las partículas de hielo de metano brillantemente dispersas».

La Dra. Heidi Hammel, de la Asociación de Universidades para la Investigación Astronómica (AURA), que pasó décadas estudiando Neptuno y Urano pero que no participó en el estudio, dijo: «La percepción errónea del color de Neptuno, así como los cambios de color inusuales de Urano , nos han atormentado durante décadas. Este estudio en profundidad debería poner fin finalmente a estos dos problemas.

Exploración futura e investigación continua

Los gigantes de hielo Urano y Neptuno siguen siendo un destino tentador para futuros exploradores robóticos, basándose en el legado de la Voyager en la década de 1980.

La profesora Leigh Fletcher, científica planetaria de la Universidad de Leicester y coautora del nuevo estudio, dijo: «Una misión para explorar el sistema de Urano, desde su extraña atmósfera estacional hasta su diversa colección de anillos y lunas, es un gran desafío». . prioridad de las agencias espaciales en las próximas décadas.

Sin embargo, incluso un explorador planetario que orbite alrededor de Urano desde hace mucho tiempo sólo podría capturar una breve instantánea de un año uraniano.

«Estudios terrestres como este, que muestran cómo la apariencia y el color de Urano han cambiado a lo largo de las décadas en respuesta a las estaciones más extrañas del sistema solar, serán clave para poner los hallazgos de esta futura misión en un contexto más amplio», dijo el profesor Fletcher. agregado.

Referencia: “Modelado del ciclo estacional de color y magnitud de Urano y comparación con Neptuno” por Patrick GJ Irwin, Jack Dobinson, Arjuna James, Nicholas A Teanby, Amy A Simon, Leigh N Fletcher, Michael T Roman, Glenn S Orton, Michael H Wong, Daniel Toledo, Santiago Pérez-Hoyos y Julie Beck, 12 de septiembre de 2023, Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stad3761