NASA, ESA, CSA, STSCI, Heidi Hammel (AURA), Henrik Melin (Universidade de Northumbria), Leigh Fletcher (Universidade de Leicester), Stefanie Milam (NASA-GSFC)
Pela primeira vez, o Telescópio Espacial James Webb da NASA captou uma brilhante atividade auroral em Neptuno.
As auroras ocorrem quando partículas energéticas, muitas vezes provenientes do Sol, ficam presas no campo magnético de um planeta e eventualmente atingem a atmosfera superior. A energia libertada durante estas colisões cria o brilho característico.
No passado, os astrónomos viram indícios tentadores de atividade auroral em Neptuno, por exemplo, na passagem da Voyager 2 da NASA em 1989.
No entanto, a obtenção de imagens e a confirmação das auroras em Neptuno há muito que escapavam aos astrónomos, apesar das deteções bem-sucedidas em Júpiter, Saturno e Úrano. Neptuno era a peça que faltava no puzzle quando se tratava de detetar auroras nos planetas gigantes do nosso Sistema Solar.
Mas agora, depois de décadas de tentativas falhadas, os cientistas detetaram finalmente auroras em Neptuno — e a descoberta, apresentada num artigo publicado na Nature Astronomy, já está a alterar a forma como compreendemos o funcionamento oculto do planeta.
“Acontece que fotografar a atividade auroral em Neptuno só era possível com a sensibilidade do Webb ao infravermelho próximo”, explica o autor principal do artigo, Henrik Melin da Universidade de Northumbria, em comunicado da Universidade.
“Foi espantoso não só ver as auroras, também fiquei chocado com o pormenor e a nitidez da assinatura“, acrescenta Melin, que conduziu a investigação enquanto esteve na Universidade de Leicester.
Os dados foram obtidos em junho de 2023 utilizando o instrumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Webb. Para além da imagem do planeta, os astrónomos obtiveram um espetro para caracterizar a composição e medir a temperatura da atmosfera superior do planeta — a sua ionosfera.
Pela primeira vez, encontraram uma linha de emissão extremamente proeminente que significa a presença do catião trihidrogénio (H3+), que pode ser criado nas auroras. Nas imagens de Neptuno pelo Webb, a aurora brilhante aparece como manchas representadas a ciano.
“O H3+ tem sido um sinal claro em todos os gigantes gasosos — Júpiter, Saturno e Úrano — de atividade auroral, e esperávamos ver o mesmo em Neptuno quando investigámos o planeta ao longo dos anos com as melhores instalações terrestres disponíveis”, explicou Heidi Hammel, investigadora da AURA (Association of Universities for Research in Astronomy)
“Só com uma máquina como o Webb é que finalmente obtivemos essa confirmação”, acrtescenta Hammel, também cientista interdisciplinar do Webb e líder do programa GTO (Guaranteed Time Observations) do Webb para objetos do Sistema Solar, no qual os dados foram obtidos.
A atividade auroral observada em Neptuno é também visivelmente diferente da que estamos habituados a ver aqui na Terra, ou mesmo em Júpiter ou Saturno. Em vez de estarem confinadas aos polos norte e sul do planeta, as auroras de Neptuno estão localizadas nas latitudes médias geográficas do planeta — algo como a localização da América do Sul na Terra.
Isto deve-se à estranha natureza do campo magnético de Neptuno, originalmente descoberto pela Voyager 2 em 1989, que está inclinado 47 graus em relação ao eixo de rotação do planeta. Uma vez que a atividade auroral se baseia onde os campos magnéticos convergem para a atmosfera do planeta, as auroras de Neptuno estão longe dos seus polos de rotação.
NASA, ESA, CSA, STSCI, Heidi Hammel (AURA), Henrik Melin (U.Northumbria), Leigh Fletcher (U.Leicester), Stefanie Milam (NASA-GSFC)
À esquerda, uma imagem melhorada de Neptuno obtida pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA. À direita, essa imagem é combinada com dados do Telescópio Espacial James Webb da NASA. As manchas cianas, que representam a atividade auroral, e as nuvens brancas são dados NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Webb, sobrepostos à imagem completa do planeta obtida pelo instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble.
A deteção pioneira das auroras de Neptuno vai ajudar-nos a compreender como o campo magnético de Neptuno interage com as partículas que fluem do Sol para os confins distantes do nosso Sistema Solar, uma janela totalmente nova na ciência atmosférica dos gigantes gelados.
A partir das observações do Webb, a equipa também mediu a temperatura do topo da atmosfera de Neptuno pela primeira vez desde o “flyby” da Voyager 2. Os resultados sugerem a razão pela qual as auroras de Neptuno permaneceram escondidas dos astrónomos durante tanto tempo.
“Fiquei espantado. A atmosfera superior de Neptuno arrefeceu várias centenas de graus”, diz Melin. “De facto, a temperatura em 2023 era pouco mais de metade da de 1989”.
Ao longo dos anos, os astrónomos têm previsto a intensidade das auroras de Neptuno com base na temperatura registada pela Voyager 2. Uma temperatura substancialmente mais fria resultaria em auroras muito mais fracas.
Esta temperatura fria é provavelmente a razão pela qual as auroras de Neptuno não foram detetadas durante tanto tempo. O arrefecimento dramático também sugere que esta região da atmosfera pode sofrer grandes alterações, apesar de o planeta se situar 30 vezes mais longe do Sol do que a Terra.
Equipados com estas novas descobertas, os astrónomos esperam agora estudar Neptuno com o Webb durante um ciclo solar completo, um período de 11 anos de atividade impulsionado pelo campo magnético do Sol.
Os resultados poderão fornecer informações sobre a origem do bizarro campo magnético de Neptuno e até explicar porque é que está tão inclinado.
