美国国家航空航天局的韦伯首次捕捉到海王星的极光

（神秘的地球uux.cn）据美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心：在韦伯太空望远镜强有力的注视下，人们寻找已久的极光终于出现了

美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜首次捕捉到海王星上明亮的极光活动。极光发生在高能粒子（通常来自太阳）被困在行星的磁场中并最终撞击高层大气时。这些碰撞过程中释放的能量产生了标志性的辉光。

过去，天文学家在海王星上看到了诱人的极光活动迹象，例如，1989年美国国家航空航天局的旅行者2号飞越海王星。然而，尽管在木星、土星和天王星上成功探测到极光，但天文学家长期以来一直回避对海王星极光的成像和确认。在探测太阳系巨行星上的极光时，海王星是这个谜题中缺失的一块。

诺森布里亚大学的主要作者Henrik Melin在莱斯特大学进行这项研究时说：“事实证明，实际上，只有韦伯的近红外灵敏度才能对海王星上的极光活动进行成像。”。“不仅看到极光，而且签名的细节和清晰度真的让我震惊。”

这些数据是在2023年6月使用韦伯的近红外光谱仪获得的。除了这颗行星的图像外，天文学家还获得了一个光谱来表征其成分并测量其高层大气（电离层）的温度。他们首次发现了一条极其突出的发射线，表明存在三氢阳离子（H3+），这可以在极光中产生。在韦伯拍摄的海王星图像中，发光的极光表现为青色的斑点。

左边是美国国家航空航天局哈勃太空望远镜拍摄的海王星增强彩色图像。在右边，该图像与美国国家航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据相结合。代表极光活动的青色斑点和白云是韦伯近红外光谱仪（NIRSpec）的数据，叠加在哈勃3号广角相机拍摄的这颗行星的完整图像之上。图像：uux.cn美国国家航空航天局、欧洲航天局、加拿大航天局、STScI、海蒂·哈梅尔（AURA）、亨里克·梅林（诺森布里亚大学）、利·弗莱彻（莱斯特大学）、斯蒂芬妮·米拉姆（NASA-GSFC）

“H3+是所有气态巨行星——木星、土星和天王星——极光活动的明确标志，我们希望在海王星上看到同样的标志，因为我们多年来用最好的地面设施研究了这颗行星，”天文学研究大学协会的Heidi Hammel解释道，Webb跨学科科学家和获得数据的太阳系保证时间观测计划的负责人。“只有像韦伯这样的机器，我们才最终得到了确认。”

海王星上看到的极光活动也与我们在地球上，甚至木星或土星上看到的明显不同。海王星的极光并不局限于地球的北极和南极，而是位于地球的地理中纬度——想想南美洲在地球上的位置。

这是由于海王星磁场的奇怪性质，最初由旅行者2号于1989年发现，它与行星的旋转轴倾斜了47度。由于极光活动是基于磁场汇聚到行星大气层的地方，海王星的极光远离其旋转极。

对海王星极光的突破性探测将帮助我们了解海王星的磁场如何与从太阳流到太阳系遥远地区的粒子相互作用，这是冰巨星大气科学的一个全新窗口。

根据韦伯的观测结果，该团队还测量了自旅行者2号飞越以来海王星大气层顶部的温度。这些结果暗示了为什么海王星的极光对天文学家隐藏了这么长时间。

梅林说：“我很惊讶——海王星的高层大气已经冷却了几百度。”。“事实上，2023年的气温只是1989年的一半多一点。”

多年来，天文学家根据旅行者2号记录的温度预测了海王星极光的强度。更冷的温度会导致极光更加微弱。这种寒冷的温度可能是海王星极光长期未被发现的原因。剧烈的冷却也表明，尽管这颗行星距离太阳的距离是地球的30多倍，但大气层的这一区域可能会发生很大变化。

有了这些新发现，天文学家现在希望在整个太阳周期内与韦伯一起研究海王星，这是一个由太阳磁场驱动的11年活动期。研究结果可以深入了解海王星奇异磁场的起源，甚至解释为什么它如此倾斜。

莱斯特大学的Leigh Fletcher是该论文的合著者，他补充道：“当我们展望未来，梦想着未来前往天王星和海王星的任务时，我们现在知道将仪器调谐到红外光的波长以继续研究极光是多么重要。”。“这个天文台终于打开了通往这最后一个以前隐藏的巨型行星电离层的窗户。”

这些由Fletcher领导的观测是Hammel 1249年保证时间观测计划的一部分。该团队的研究结果已发表在《自然天文学》上。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的空间科学天文台。韦伯正在解开太阳系的谜团，展望其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。韦伯是美国国家航空航天局及其合作伙伴欧洲航天局和加拿大航天局领导的一个国际项目。