Persbericht

ESO-telescoop registreert verrassende veranderingen in temperatuur van Neptunus

11 april 2022

Een internationaal team van astronomen heeft met behulp van telescopen op de grond, waaronder de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO), gedurende zeventien jaar de temperaturen in de atmosfeer van Neptunus gevolgd. Daarbij hebben ze een verrassende daling van de globale temperatuur van de planeet geregistreerd, gevolgd door een sterke opwarming aan de zuidpool

‘Deze verandering kwam onverwacht,’ zegt Michael Roman, postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Leicester (VK) en hoofdauteur van het onderzoek waarvan de resultaten vandaag in The Planetary Science Journal zijn gepubliceerd. ‘Omdat we Neptunus tijdens zijn vroege zuidelijke zomer hebben waargenomen, verwachtten we dat de temperaturen geleidelijk zouden stijgen in plaats van dalen.’

Tijdens zijn draaiing om de zon ondergaat Neptunus verschillende seizoenen, net als de aarde. Maar omdat een Neptunusjaar ongeveer 165 aardse jaren duurt, duurt een seizoen op Neptunus ongeveer veertig jaar.

Sinds 2005 is het zomer op het zuidelijk halfrond van Neptunus, en de astronomen wilden graag weten hoe de temperaturen in reactie op de zuidelijke zomerzonnewende veranderen. Daartoe hebben ze bijna honderd warmtebeelden van Neptunus, gemaakt over een periode van zeventien jaar, bestudeerd om het verloop van de temperatuur van de planeet gedetailleerder dan ooit tevoren in kaart te brengen.

Uit deze gegevens blijkt dat, ondanks het begin van de zuidelijke zomer, het grootste deel van de planeet in de afgelopen twee decennia geleidelijk is afgekoeld. Tussen 2003 en 2018 is de gemiddelde temperatuur van Neptunus met 8°C gedaald.

Tot hun verrassing ontdekten de astronomen vervolgens dat de zuidpool van Neptunus tijdens de laatste twee jaar van hun waarnemingen sterk opwarmde. Tussen 2018 stegen de temperaturen daar met 11°C. Een dergelijk snelle polaire opwarming is nog nooit eerder op de planeet waargenomen.

‘Onze gegevens bestrijken minder dan de helft van een Neptunus-seizoen, dus niemand verwachtte grote en snelle veranderingen te zullen zien,’ zegt medeauteur Glenn Orton, senior onderzoekswetenschapper bij het Jet Propulsion Laboratory (JPL) van Caltech (VS).

De astronomen hebben de temperatuur van Neptunus gemeten met behulp van warmtebeeldcamera’s die gevoelig zijn voor het infrarode licht dat door astronomische objecten wordt uitgezonden. Voor hun analyse combineerde het team alle bestaande beelden van Neptunus die de afgelopen twee decennia door telescopen op de grond zijn verzameld. Zij onderzochten het infrarode licht dat wordt uitgezonden door een laag in de atmosfeer van Neptunus die de stratosfeer wordt genoemd. Zo kon het team zich een beeld vormen van de temperatuur van de planeet en de variaties daarin tijdens een deel van de zuidelijke zomer.

Omdat Neptunus ruwweg 4,5 miljard kilometer van ons is verwijderd en erg koud is (de gemiddelde temperatuur van de planeet bedraagt ongeveer –220°C), valt het niet mee om zijn temperatuur vanaf de aarde te meten. ‘Dit soort onderzoek is alleen mogelijk met gevoelige infraroodbeelden van grote telescopen zoals de VLT, die Neptunus duidelijk kunnen waarnemen, en die zijn pas sinds een jaar of twintig beschikbaar,’ zegt co-auteur Leigh Fletcher, professor aan de Universiteit van Leicester.

Ongeveer een derde van alle opnamen is afkomstig van het VLT Imager and Spectrometer for mid-InfraRed (VISIR)-instrument van ESO’s Very Large Telescope in de Chileense Atacama-woestijn. Door de grote omvang van zijn spiegel en de hoogte waarop hij staat opgesteld, kan deze telescoop heel scherpe opnamen van Neptunus maken. Daarnaast maakte het team ook gebruik van gegevens van NASA’s Spitzer-ruimtetelescoop en opnamen van de Gemini South-telescoop in Chili, en de Subaru-telescoop, de Keck-telescoop en de Gemini North-telescoop op Hawaï.

Omdat de temperatuurveranderingen op Neptunus zo onverwacht waren, weten de astronomen nog niet wat hun oorzaak kan zijn. Ze zouden te wijten kunnen zijn aan veranderingen in de stratosferische chemie van Neptunus, aan willekeurige weerpatronen of zelfs aan de zonnecyclus. De komende jaren zullen meer waarnemingen moeten worden gedaan om de oorzaken van deze schommelingen te onderzoeken. Toekomstige telescopen op de grond, zoals ESO’s Extremely Large Telescope (ELT), kunnen temperatuurveranderingen als deze nog gedetailleerder waarnemen, terwijl de James Webb Space Telescope van NASA, ESA en CSA de chemie en temperatuur in de atmosfeer van Neptunus ongekend nauwkeurig in kaart zal brengen.

‘Ik denk dat Neptunus zelf voor velen van ons zeer intrigerend is, omdat we er nog zo weinig over weten,’ zegt Roman. ‘Dit wijst allemaal in de richting van een gecompliceerder beeld van de atmosfeer van Neptunus, en hoe deze mettertijd verandert.’

Meer informatie

De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘Sub-Seasonal Variation in Neptune’s Mid-Infrared Emission’ dat vandaag in The Planetary Science Journal is verschenen (doi:10.3847/PSJ/ac5aa4).

Het onderzoeksteam bestaat uit M.T. Roman en L.N. Fletcher (School of Physics and Astronomy, University of Leicester, VK), G.S. Orton (Jet Propulsion Laboratory/California Institute of Technology, Californië, VS), T.K. Greathouse (Southwest Research Institute, San Antonio, TX, VS), J.I. Moses (Space Science Institute, Boulder, VS), N. Rowe-Gurney (Department of Physics and Astronomy, Howard University, Washington DC, VS; Astrochemistry Laboratory, NASA/GSFC, Greenbelt, MD, VS; Center for Research and Exploration in Space Science and Technology, NASA/GSFC, Greenbelt, VS), P.G.J. Irwin (University of Oxford Atmospheric, Oceanic, and Planetary Physics, Department of Physics Clarendon Laboratory, Oxford, VK), A. Antuñano (UPV/EHU, Escuela Ingernieria de Bilbao, Spanje), J. Sinclair (Jet Propulsion Laboratory/California Institute of Technology, California, VS), Y. Kasaba (Planetary Plasma and Atmospheric Research Center, Graduate School of Science, Tohoku University, Japan), T. Fujiyoshi (Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan, VS), I. de Pater (Department of Astronomy, University of California at Berkeley, VS) en H.B. Hammel (Association of Universities for Research in Astronomy, Washington DC, VS).

De Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) stelt wetenschappers van over de hele wereld in staat om de geheimen van het heelal te ontdekken, ten bate van iedereen. Wij ontwerpen, bouwen en exploiteren observatoria van wereldklasse die door astronomen worden gebruikt om spannende vragen te beantwoorden en de fascinatie voor astronomie te verspreiden, en bevorderen internationale samenwerking op het gebied van de astronomie. ESO, in 1962 opgericht als intergouvernementele organisatie, wordt inmiddels gedragen door 16 lidstaten (België, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Ierland, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland) en door het gastland Chili, met Australië als strategische partner. Het hoofdkwartier van de ESO en haar bezoekerscentrum en planetarium, de ESO Supernova, zijn gevestigd nabij München in Duitsland, maar onze telescopen staan opgesteld in de Chileense Atacama-woestijn – een prachtige plek met unieke omstandigheden voor het doen van hemelwaarnemingen. ESO exploiteert drie waarnemingslocaties: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s  Very Large Telescope en Very Large Telescope Interferometer, evenals twee surveytelescopen: VISTA voor infrarood en de VST voor zichtbaar licht. Op Paranal zal de ESO ook de Cherenkov Telescope Array South huisvesten en exploiteren – ’s werelds grootste en gevoeligste observatorium van gammastraling. Samen met internationale partners beheert ESO APEX en ALMA op Chajnantor, twee faciliteiten die de hemel waarnemen in het millimeter- en submillimetergebied. Op Cerro Armazones, nabij Paranal, bouwen wij ‘het grootste oog ter wereld’  – ESO’s Extremely Large Telescope. Vanuit onze kantoren in Santiago, Chili, ondersteunen wij onze activiteiten in het gastland en werken wij samen met Chileense partners en de Chileense samenleving. 

Links

·      Onderzoeksartikel

·      Foto’s van de VLT

·      Kom meer te weten over ESO’s Extremely Large Telescope

·      Voor journalisten: abonneer je op persberichten in je eigen taal

·      Voor wetenschappers: heb je een verhaal? Promoot je onderzoek

Contact

Michael Roman
School of Physics and Astronomy, University of Leicester
Leicester, UK
E-mail: m.t.roman@leicester.ac.uk

Glenn Orton
Caltech’s Jet Propulsion Laboratory (JPL)
Pasadena, California, US
E-mail: glenn.s.orton@jpl.nasa.gov

Leigh Fletcher
School of Physics and Astronomy, University of Leicester
Leicester, UK
Tel: + 44 (0)116 252 3585
E-mail: leigh.fletcher@le.ac.uk

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobiel: +49 151 241 664 0
E-mail: press@eso.org

Marieke Baan (Perscontact Nederland)
ESO Science Outreach Network en NOVA Informatie Centrum
Tel: +31(0)20-5257480
E-mail: eson-netherlands@eso.org

Connect with ESO on social media