Neptuno es conocido por su rico color azul y Urano por su tono azulado, pero un nuevo estudio encuentra que los dos gigantes de hielo en realidad tienen un color mucho más parecido de lo que comúnmente se piensa. La investigación dirigida por el profesor Patrick Irwin de la Universidad de Oxford confirmó los tonos correctos de los dos planetas y se publicó hoy en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Las imágenes de la Voyager 2/ISS publicadas poco después de los sobrevuelos de la Voyager 2 a Urano y Neptuno en 1986 y 1989, respectivamente, se compararon con imágenes filtradas individuales reprocesadas en este estudio para determinar la mejor estimación de los verdaderos colores de estos planetas. Fuente: Patrick Irwin.
Él y su equipo descubrieron que a pesar de la creencia popular de que Neptuno es cerúleo oscuro y Urano es cian claro, ambos mundos son en realidad de un color turquesa similar.
Los astrónomos saben desde hace mucho tiempo que la mayoría de las imágenes modernas de los dos planetas no reflejan con precisión sus verdaderos colores. La razón de este malentendido es que las imágenes de los dos planetas tomadas durante el siglo XX, incluida la misión Voyager 2 de la NASA (la única nave espacial que sobrevoló ambos mundos), registraron colores diferentes.
Estas imágenes monocromáticas se recombinaron más tarde en composiciones de color, pero no siempre lograron el equilibrio preciso de las imágenes en color "reales", siendo las imágenes de Neptuno en particular a menudo "demasiado azules".
Además, las primeras imágenes de Neptuno de la Voyager 2 recibieron un gran contraste para revelar mejor las nubes, las bandas y los vientos, lo que dio como resultado nuestra vista moderna de Neptuno.
El profesor Owen dijo: "Mientras que las conocidas imágenes de Urano de la Voyager 2 se publicaron en una forma que se acercaba más al color 'verdadero', la imagen de Neptuno en realidad fue estirada y mejorada y, por lo tanto, artificialmente demasiado azul. Aunque los científicos planetarios conocían el color artificialmente saturado en ese momento y las imágenes se publicaron con subtítulos, la diferencia se ha perdido con el tiempo. Aplicando nuestro modelo a los datos sin procesar, hemos podido reproducir con mayor precisión los colores de Neptuno y Urano".
Urano observado por HST/WFC3 de 2015 a 2022. En esta secuencia, el Polo Norte es de color verde más claro y oscila en la dirección del Sol y la Tierra. En estas imágenes se marca el ecuador y los paralelos a 35N y 35S. Fuente: Patrick Irwin
En el nuevo estudio, los investigadores utilizaron datos del Espectrógrafo de Imágenes del Telescopio Espacial (STIS) del Telescopio Espacial Hubble y del Explorador Espectroscópico de Unidades Múltiples (MUSE) en el Telescopio Muy Grande del Observatorio Europeo Austral. En ambos instrumentos, cada píxel es un espectro continuo de colores.
Esto significa que los datos de observación de STIS y MUSE se pueden procesar explícitamente para determinar los verdaderos colores aparentes de Urano y Neptuno. Los investigadores utilizaron estos datos para reequilibrar las imágenes en color compuestas grabadas por las cámaras de la Voyager 2 y la Cámara de Campo Amplio 3 (WFC3) del Telescopio Espacial Hubble.
Resulta que Urano y Neptuno en realidad tienen colores turquesa bastante similares. La principal diferencia es que Neptuno tiene un toque extra de azul, lo que, según los modelos, se debe a una capa de neblina más delgada en el planeta.
La investigación también proporciona una respuesta al antiguo misterio de por qué el color de Urano cambia ligeramente durante su órbita de 84 años alrededor del sol. El Observatorio Lowell en Arizona registró el brillo de Urano en longitudes de onda azul y verde desde 1950 hasta 2016. Los autores primero compararon imágenes y mediciones de brillo de Urano antes de sacar sus conclusiones.
Estas mediciones muestran que Urano aparece más verde durante los solsticios (es decir, verano e invierno), cuando uno de los polos del planeta mira hacia nuestra estrella. Pero durante el equinoccio de primavera, cuando el Sol está por encima del ecuador, Urano parece más azul.
Se sabe que parte de la razón de este fenómeno es que Urano tiene una rotación muy inusual. Gira casi de lado en su órbita, lo que significa que en el solsticio del planeta, su polo norte o sur apunta casi directamente hacia el Sol y la Tierra. Esto es importante, dicen los autores, porque cualquier cambio en la reflectividad polar puede tener un gran impacto en el brillo general de Urano visto desde la Tierra.
Lo que está menos claro para los astrónomos es cómo o por qué difiere esta reflectividad. Esto llevó a los investigadores a construir un modelo que comparaba los espectros de las regiones polares de Urano con sus regiones ecuatoriales. El estudio encontró que las regiones polares tienen una mayor reflectancia en las longitudes de onda verdes y rojas que en las longitudes de onda azules, en parte porque la cantidad de metano cerca de los polos es aproximadamente la mitad que en el ecuador, y el metano absorbe el rojo.
Animación de los cambios de color estacionales de Urano durante dos años uranianos (un año uraniano son 84,02 años terrestres), de 1900 a 2068, comenzando justo antes del solsticio de verano austral, cuando el polo sur de Urano apunta casi directamente hacia el Sol. El disco de la izquierda muestra a Urano tal como aparece a simple vista, y el disco de la derecha ha sido estirado y mejorado en color para aclarar las características atmosféricas. En esta animación, la rotación de Urano se ralentiza más de 3.000 veces, por lo que se puede ver la rotación del planeta y se pueden ver nubes de tormenta discontinuas moviéndose a través del disco del planeta. A medida que el planeta avanza hacia el solsticio, se observa un aumento de la opacidad de las nubes y una disminución de la abundancia de metano, creando un "manto" polar pálido que llena una mayor parte del disco del planeta, provocando cambios estacionales en el color general del planeta. Los cambios en el tamaño del disco de Urano se deben a cambios en la distancia de Urano al Sol durante su órbita. Fuente: Patrick Irwin, Universidad de Oxford
Sin embargo, esto no fue suficiente para explicar completamente el cambio de color, por lo que los investigadores agregaron una nueva variable al modelo, una "capucha" de niebla helada que se espesa gradualmente.
Los astrónomos creen que probablemente esté formado por partículas de hielo de metano. Cuando se simulan en el modelo, las partículas de hielo aumentan aún más el reflejo de las longitudes de onda verdes y rojas en los polos, lo que explica por qué Urano es más verde en el solsticio.
El profesor Owen dijo: "Este es el primer estudio que compara un modelo cuantitativo con datos de imágenes para explicar por qué el color de Urano cambia a lo largo de su órbita. De esta manera, mostramos que Urano es más verde en los solsticios debido a una disminución en la abundancia de metano en las regiones polares, pero al mismo tiempo a un aumento en el espesor de las partículas de hielo de metano que se dispersan brillantemente".
La Dra. Heidi Hammel, de la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA), que ha pasado décadas estudiando Neptuno y Urano pero que no participó en el estudio, dijo: "Los malentendidos sobre el color de Neptuno y los cambios de color inusuales de Urano nos han acosado durante décadas. Este estudio exhaustivo debería finalmente poner fin a ambas cuestiones".
Los dos planetas gigantes helados, Urano y Neptuno, siguen siendo destinos atractivos para futuros exploradores robóticos, basándose en las misiones Voyager de la década de 1980.
El profesor Leigh Fletcher, científico planetario de la Universidad de Leicester y coautor del nuevo estudio, dijo: "Las misiones para explorar el sistema de Urano, desde su extraña atmósfera estacional hasta sus diversos anillos y lunas, son una máxima prioridad para las agencias espaciales en las próximas décadas".
Sin embargo, incluso las sondas planetarias de larga vida en órbita alrededor de Urano sólo pueden capturar breves instantáneas de los años uranianos.
El profesor Fletcher añadió: "Estudios terrestres como este, que muestran cómo la apariencia y el color de Urano han cambiado en las últimas décadas en respuesta a las estaciones más extrañas del sistema solar, son vitales para situar los hallazgos de futuras misiones en un contexto más amplio".