11 de Abril de 2022
Un equipo internacional de astrónomos ha utilizado telescopios terrestres, incluido el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral (VLT de ESO), para medir las temperaturas atmosféricas de Neptuno durante un período de 17 años. Encontraron una sorprendente caída en las temperaturas globales de Neptuno seguida de un impresionante calentamiento en su polo sur.
"Este cambio fue inesperado", afirma Michael Roman, investigador postdoctoral asociado en la Universidad de Leicester, Reino Unido, y autor principal del estudio publicado hoy en The Planetary Science Journal. "Dado que hemos estado observando Neptuno durante el inicio de su verano austral, esperábamos que las temperaturas se hicieran lentamente más cálidas, no más frías".
Al igual que la Tierra, Neptuno experimenta estaciones mientras orbita alrededor del Sol. Sin embargo, una temporada de Neptuno dura alrededor de 40 años, y un año de Neptuno dura 165 años terrestres. El hemisferio sur de Neptuno lleva en verano desde 2005, y los astrónomos estaban ansiosos por ver cómo cambiaban las temperaturas después del solsticio de verano del sur.
Los astrónomos observaron casi 100 imágenes térmicas infrarrojas de Neptuno, captadas durante un período de 17 años, para reconstruir las tendencias generales en la temperatura del planeta con un detalle sin precedentes.
Estos datos mostraron que, a pesar del inicio del verano austral, la mayor parte del planeta se había enfriado gradualmente en las últimas dos décadas. La temperatura promedio mundial de Neptuno se redujo en 8 ° C entre 2003 y 2018.
El equipo se sorprendió al descubrir en sus observaciones de los últimos dos años un impresionante calentamiento del polo sur de Neptuno: las temperaturas aumentaron rápidamente 11 ° C entre 2018 y 2020. Aunque el vórtice polar cálido de Neptuno se conoce desde hace muchos años, nunca se ha observado previamente un calentamiento polar tan rápido en el planeta.
"Nuestros datos cubren menos de la mitad de una temporada de Neptuno, por lo que nadie esperaba ver cambios grandes y rápidos", dice el coautor Glenn Orton, investigador senior del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de Caltech, en los Estados Unidos.
El equipo midió la temperatura de Neptuno utilizando cámaras térmicas que funcionan midiendo la luz infrarroja emitida por objetos astronómicos. Para su análisis, el equipo combinó todas las imágenes existentes de Neptuno recopiladas en las últimas dos décadas por telescopios terrestres. Estudiaron la luz infrarroja emitida desde una capa de la atmósfera de Neptuno llamada estratosfera. Esto permitió al equipo construir una imagen de la temperatura de Neptuno y sus variaciones durante parte de su verano austral.
Debido a que Neptuno está a unos 4.500 millones de kilómetros de distancia y es muy frío ( con una temperatura promedio que alcanza alrededor de -220 ° C) medir su temperatura desde la Tierra no es una tarea fácil. "Este tipo de estudio solo es posible con imágenes infrarrojas sensibles de grandes telescopios como el VLT, que pueden observar Neptuno claramente, y estas solo han estado disponibles durante los últimos 20 años más o menos", afirma el coautor Leigh Fletcher, profesor de la Universidad de Leicester.
Alrededor de un tercio de todas las imágenes obtenidas provienen del instrumento VISIR (VLT Imager and Spectrometer for mid-InfraRed), instalado en el VLT de ESO, en el desierto de Atacama (Chile). Debido al tamaño y la altitud del espejo del telescopio, tiene una gran resolución y una alta calidad en los datos obtenidos, ofreciendo las imágenes más claras de Neptuno. El equipo también utilizó datos del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA e imágenes tomadas con el telescopio Gemini Sur, en Chile, así como con del Telescopio Subaru, el Telescopio Keck y el telescopio Gemini Norte, todos en Hawái.
Dado que las variaciones de temperatura de Neptuno fueron tan inesperadas, el equipo aún no sabe qué podría haberlas causado. Podrían deberse a cambios en la química estratosférica de Neptuno, o a patrones climáticos aleatorios, o incluso al ciclo solar. Se necesitarán más observaciones en los próximos años para explorar las causas que generan estas fluctuaciones. Los futuros telescopios terrestres, como el Extremely Large Telescope (ELT) de ESO, podrían observar cambios de temperatura como estos con mayor detalle, mientras que el Telescopio Espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA, proporcionará nuevos mapas sin precedentes de la química y la temperatura en la atmósfera de Neptuno.
"Creo que Neptuno es, en sí mismo, muy intrigante para muchos de nosotros porque todavía sabemos muy poco sobre él", dice Roman."Todo esto indica que la imagen que teníamos de la atmósfera de Neptuno y de cómo cambia con el tiempo es más complicada de lo que imaginábamos".
Información adicional
Esta investigación fue presentada en el artículo "Sub-Seasonal Variation in Neptune's Mid-Infrared Emission", publicado hoy en la revista The Planetary Science Journal (doi:10.3847/PSJ/ac5aa4).
El equipo está compuesto por M. T. Roman y L. N. Fletcher (Escuela de Física y Astronomía, Universidad de Leicester, Reino Unido); G. S. Orton (Laboratorio de Propulsión a Chorro/Instituto de Tecnología de California, California, EE.UU.); T. K. Greathouse (Instituto de Investigación del Suroeste, San Antonio, TX, EE.UU.); J. I. Moses (Instituto de Ciencias Espaciales, Boulder, CO, EE.UU.); N. Rowe-Gurney (Departamento de Física y Astronomía, Universidad Howard, Washington DC, Estados Unidos; Laboratorio de Astroquímica, NASA/GSFC, Greenbelt, MD, USA; Centro de Investigación y Exploración en Ciencias Espaciales y Tecnología, NASA/GSFC, Greenbelt, MD, EE.UU.); P. G. J. Irwin (Universidad de Oxford, Física Atmosférica, Oceánica y Planetaria, Departamento de Física, Laboratorio Clarendon, Oxford, Reino Unido); A. Antuñano (UPV/EHU, Escuela de Ingeniería de Bilbao, España); J. Sinclair Laboratorio de Propulsión a Chorro/Instituto de Tecnología de California, California, EE.UU.); Y. Kasaba (Centro de Investigación Atmósférica y de Plasma Planetario, Escuela de Grado de Ciencias, Universidad Tohoku, Japón); T. Fujiyoshi (Telescopio Subaru, Observatorio Astronómico Nacional de Japón, HI, EE.UU.); I. de Pater (Deparatmento de Astronomía, Universidad de California en Berkeley, CA, EE.UU.); y H.B. Hammel (Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, Washington DC, EE.UU.).
El Observatorio Europeo Austral (ESO) pone a disposición de la comunidad científica mundial los medios necesarios para desvelar los secretos del Universo en beneficio de todos. Diseñamos, construimos y operamos observatorios de vanguardia basados en tierra -utilizados por la comunidad astronómica para abordar preguntas emocionantes y difundir la fascinación por la astronomía- y promovemos la colaboración internacional en astronomía. Establecida como organización intergubernamental en 1962, hoy ESO cuenta con el apoyo de 16 Estados Miembros (Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Irlanda, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza), junto con Chile, país anfitrión, y con Australia como socio estratégico. La sede de ESO y su planetario y centro de visitantes, el ESO Supernova, se encuentran cerca de Múnich (Alemania), mientras que el desierto chileno de Atacama, un lugar maravilloso con condiciones únicas para observar el cielo, alberga nuestros telescopios. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope junto con su interferómetro VLTI (Very Large Telescope Interferometer), así como dos telescopios de rastreo: VISTA, que trabaja en el infrarrojo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT), que rastrea en luz visible. También en Paranal, ESO albergará y operará el Cherenkov Telescope Array South, el observatorio de rayos gamma más grande y sensible del mundo. En Chajnantor, junto con socios internacionales, ESO opera APEX y ALMA, dos instalaciones que observan los cielos en el rango milimétrico y submilimétrico. En Cerro Armazones, cerca de Paranal, estamos construyendo "el ojo más grande del mundo para mirar el cielo": el Telescopio Extremadamente Grande de ESO (ELT, Extremely Large Telescope). Desde nuestras oficinas en Santiago (Chile), apoyamos el desarrollo de nuestras operaciones en el país y nos comprometemos con los socios chilenos y con la sociedad chilena.
Las traducciones de las notas de prensa de ESO las llevan a cabo miembros de la Red de Divulgación de la Ciencia de ESO (ESON por sus siglas en inglés), que incluye a expertos en divulgación y comunicadores científicos de todos los países miembros de ESO y de otras naciones.
El nodo español de la red ESON está representado por J. Miguel Mas Hesse y Natalia Ruiz Zelmanovitch.
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