Infračervená polární záře zjištěna na planetě Uran

Zatímco ultrafialové polární záře na Uranu byly pozorovány od roku 1986, dosud nebylo pozorováno žádné potvrzení infračervené polární záře. Ledoví obři Uran a Neptun jsou neobvyklé planety ve Sluneční soustavě, protože jejich magnetická pole nejsou totožná s rotačními osami. Zatímco planetární vědci pro to dosud nenašli vysvětlení, vodítka mohou spočívat v polární záři na Uranu. Tyto polární záře vznikají v důsledku vysoce energetických nabitých částic, které klesají dolů a srážejí se s atmosférou planety prostřednictvím magnetických siločar. Na Zemi jsou nejznámějším výsledkem tohoto procesu severní a jižní polární záře.

Na planetách, jako je Uran, kde je atmosféra převážně směsí vodíku a helia, bude tato polární záře vyzařovat světlo mimo viditelné spektrum, a to ve vlnových délkách infračerveného záření. V novém výzkumu University of Leicester studentka Emma Thomasová a její kolegové analyzovali blízké infračervené spektrum Uranu získané pomocí přístroje NIRSPEC (Near-infrared Spectrograph) na dalekohledu Keck II.

„Na základě toho můžeme analyzovat světlo – známé jako emisní čáry – z těchto planet, podobné čárovému kódu,“ vysvětlili astronomové. „V infračerveném spektru budou čáry emitované nabitou částicí známou jako H3+ měnit jasnost v závislosti na tom, jak horká nebo studená je částice a jak hustá je tato vrstva atmosféry. Čáry tedy fungují jako teploměr planety.“

Pozorování pomocí dalekohledu Keck II odhalila zřetelný nárůst hustoty H3+ v atmosféře Uranu s malou změnou teploty, což je v souladu s ionizací způsobenou přítomností infračervené polární záře. „Teploty všech plynných obřích planet, včetně Uranu, jsou stovky stupňů nad hodnotami, které předpovídají modely, pokud je zahřeje pouze Slunce, což nás nechává před velkou otázkou, proč jsou tyto planety o tolik teplejší, než se očekávalo?“ řekla Thomasová.

Jedna teorie naznačuje, že příčinou je energetická polární záře, která generuje a vydává teplo z polární záře k magnetickému rovníku. Většina dosud objevených exoplanet spadá do kategorie sub-Neptun, a proto jsou fyzicky podobné velikosti Neptunu a Uranu. To může také znamenat podobné magnetické a atmosférické vlastnosti.

Analýzou polární záře na Uranu, která je přímo spojena s magnetickým polem a atmosférou planety, můžeme předpovídat atmosféru a magnetická pole těchto světů, a tedy jejich vhodnost pro život. Tento dokument je vyvrcholením 30 let studií polárních oblastí na Uranu, které konečně odhalily infračervenou polární záři a zahájily nový věk zkoumání polární záře na planetě.

„Naše výsledky rozšíří znalosti o polárních zářích ledových obrů a posílí naše chápání planetárních magnetických polí ve Sluneční soustavě, na exoplanetách, a dokonce i na naší vlastní planetě. Výsledky mohou vědcům také poskytnout pohled na vzácný jev na Zemi, při kterém si severní a jižní pól vymění polohy. Nemáme mnoho studií o tomto jevu, a proto nevíme, jaké dopady to bude mít na systémy, které se spoléhají na magnetické pole Země, jako jsou satelity, komunikace a navigace,“ řekla Emma Thomasová.

K tomuto procesu však na Uranu dochází každý den kvůli jedinečné nesouososti rotační a magnetické osy. Pokračující studium polární záře na Uranu poskytne údaje o tom, co můžeme očekávat, když na Zemi dojde k budoucímu přepólování a co to bude znamenat pro její magnetické pole.

Zjištění byla publikována v časopise Nature Astronomy.

Zdroj: https://www.sci.news/astronomy/uranus-infrared-aurora-12397.html

autor: František Martinek