Esta composición muestra imágenes térmicas de Neptuno tomadas entre 2006 y 2020. Las tres primeras imágenes (2006, 2009, 2018) fueron tomadas con el instrumento VISIR en el Very Large Telescope de ESO, mientras que la imagen de 2020 fue capturada por el instrumento COMICS en el Telescopio Subaru (VISIR no estaba en funcionamiento a mediados de 2020 debido a la pandemia). Tras el enfriamiento gradual del planeta, el polo sur parece haberse calentado drásticamente en los últimos años, como muestra un punto brillante en la parte inferior de Neptuno en las imágenes de 2018 y 2020. Crédito: ESO/M. Roman, NAOJ/Subaru/COMICS

Un equipo internacional de astrónomos ha utilizado telescopios terrestres, incluido el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral (VLT de ESO), para rastrear las temperaturas atmosféricas de Neptuno durante un período de 17 años. Descubrieron un sorprendente descenso de las temperaturas globales de Neptuno, seguido de un espectacular calentamiento en su polo sur.

sorprendentes cambios en las temperaturas de Neptuno

«Este cambio fue inesperado», afirma Michael Roman, investigador postdoctoral asociado de 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 del verano austral, esperábamos que las temperaturas fueran lentamente más cálidas, no más frías».
Al igual que la Tierra, Neptuno experimenta estaciones a medida que orbita el Sol.

Sin embargo, una estación de Neptuno dura unos 40 años, y un año de Neptuno dura 165 años terrestres. Desde 2005 es verano en el hemisferio sur de Neptuno, y los astrónomos estaban ansiosos por ver cómo cambiaban las temperaturas tras el solsticio de verano austral.

Los astrónomos examinaron casi 100 imágenes infrarrojas térmicas de Neptuno, captadas a lo largo de un período de 17 años, para reconstruir las tendencias generales de la temperatura del planeta con más detalle que nunca.

Cambios observados en el brillo térmico-infrarrojo de Neptuno, una medida de la temperatura en la atmósfera de Neptuno. El gráfico muestra el cambio relativo en el brillo del infrarrojo térmico de la estratosfera de Neptuno con el tiempo para todas las imágenes existentes tomadas por los telescopios terrestres. Las imágenes más brillantes se interpretan como más cálidas.

Las imágenes correspondientes del infrarrojo térmico (arriba) en longitudes de onda de ~12 µm muestran el aspecto de Neptuno en 2006, 2009, 2018 (observado por el instrumento VISIR del Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral) y 2020 (observado por el instrumento COMICS de Subaru). El polo sur parece haberse calentado drásticamente en los últimos años.

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 media global de Neptuno descendió 8 °C entre 2003 y 2018.

Los astrónomos se sorprendieron entonces al descubrir un dramático calentamiento del polo sur de Neptuno durante los dos últimos años de sus observaciones, cuando las temperaturas aumentaron rápidamente 11 °C entre 2018 y 2020. Aunque el cálido vórtice polar de Neptuno se conoce desde hace muchos años, nunca se había observado previamente un calentamiento polar tan rápido en el planeta.

«Nuestros datos cubren menos de la mitad de una estación de Neptuno, por lo que nadie esperaba ver cambios grandes y rápidos», dice el coautor Glenn Orton, científico investigador principal del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de Caltech, en Estados Unidos.

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Los astrónomos midieron la temperatura de Neptuno mediante cámaras térmicas que funcionan midiendo la luz infrarroja emitida por los objetos astronómicos. Para su análisis, el equipo combinó todas las imágenes existentes de Neptuno recogidas en las últimas dos décadas por telescopios terrestres. Investigaron la luz infrarroja emitida por 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.

Neptuno visto en luz visible (centro) y en longitudes de onda de infrarrojo térmico (derecha), en 2020. La imagen del centro combina múltiples imágenes del telescopio espacial Hubble, mientras que la imagen en el infrarrojo térmico de la derecha fue tomada desde el telescopio Subaru en Maunakea, Hawai. En el infrarrojo térmico, el cálido polo sur de Neptuno brilla más que nunca.

Dado que Neptuno se encuentra a unos 4.500 millones de kilómetros de distancia y es muy frío, ya que la temperatura media del planeta ronda los -220 °C, medir su temperatura desde la Tierra no es tarea fácil.

«Este tipo de estudio sólo es posible con imágenes infrarrojas sensibles de grandes telescopios como el VLT que pueden observar Neptuno con claridad, y éstas sólo han estado disponibles durante los últimos 20 años aproximadamente», dice el coautor Leigh Fletcher, profesor de la Universidad de Leicester.

Alrededor de un tercio de todas las imágenes tomadas proceden del instrumento VLT Imager and Spectrometer for mid-InfraRed (VISIR) en el VLT de ESO en el desierto de Atacama en Chile. Debido al tamaño del espejo y a la altitud del telescopio, éste tiene una resolución y una calidad de datos muy altas, 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 el telescopio Subaru, el telescopio Keck y el telescopio Gemini Norte, todos en Hawai.

Vista del Voyager 2 de Neptuno, captada en agosto de 1989. Crédito: NASA/JPL-Caltech/Kevin M. Gill.

Debido a que las variaciones de temperatura de Neptuno fueron tan inesperadas, los astrónomos no saben aún qué pudo haberlas causado. Podrían deberse a cambios en la química de la estratosfera de Neptuno, o a patrones meteorológicos aleatorios, o incluso al ciclo solar.

Se necesitarán más observaciones en los próximos años para explorar las razones de estas fluctuaciones. Los futuros telescopios terrestres, como el Extremely Large Telescope (ELT) de la ESO, podrían observar con mayor detalle estos cambios de temperatura, mientras que el telescopio espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA proporcionará nuevos mapas sin precedentes de la química y la temperatura de 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 apunta a una imagen más complicada de la atmósfera de Neptuno y de cómo cambia con el tiempo».

Se detecta vapor de agua en un ‘súper Neptuno’

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