Gambar baru mengungkap seperti apa sebenarnya Neptunus dan Uranus

Penelitian terbaru Profesor Patrick Irwin menunjukkan hal tersebut Neptunus Dan Uranus Keduanya memiliki warna teal yang serupa, menantang persepsi warna sebelumnya. Studi ini menggunakan data teleskopik modern untuk memperbaiki kesalahan historis dalam warna dan menjelaskan perubahan warna halus di Uranus di atas orbitnya.

Neptunus terkenal dengan warna birunya yang kaya dan hijaunya Uranus, tetapi sebuah penelitian baru mengungkapkan bahwa kedua raksasa es tersebut sebenarnya memiliki warna yang jauh lebih mirip daripada yang diperkirakan sebelumnya.

Bayangan planet yang benar telah dikonfirmasi dengan bantuan penelitian yang dilakukan oleh Profesor Patrick Irwin dari Universitas California Universitas Oxfordyang diterbitkan hari ini di Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society.

Dia dan timnya menemukan bahwa kedua dunia sebenarnya memiliki warna biru kehijauan yang serupa, meskipun ada kepercayaan populer bahwa Neptunus berwarna biru langit dan Uranus memiliki penampilan cyan pucat.

Gambar Voyager 2/ISS tentang Uranus dan Neptunus yang dirilis tak lama setelah terbang lintas Voyager 2 masing-masing pada tahun 1986 dan 1989, dibandingkan untuk memproses ulang masing-masing kandidat gambar dalam penelitian ini untuk menentukan perkiraan terbaik warna sebenarnya dari planet-planet ini. Kredit: Patrick Irwin

Kesalahpahaman tentang warna planet

Para astronom telah lama mengetahui bahwa sebagian besar gambar modern dari kedua planet tersebut tidak mencerminkan warna aslinya secara akurat.

Kesalahpahaman ini muncul karena foto-foto yang diambil dari kedua planet tersebut pada abad ke-20, termasuk oleh… NASAMisi Voyager 2, satu-satunya pesawat ruang angkasa yang terbang melintasi dunia ini – gambar direkam dalam warna berbeda.

Gambar monokrom kemudian digabungkan kembali untuk menghasilkan gambar warna komposit, yang tidak selalu seimbang untuk mendapatkan gambar berwarna yang 'sebenarnya', dan sering kali dibuat 'terlalu biru' – terutama dalam kasus Neptunus.

Uranus seperti yang dilihat oleh HST/WFC3 dari 2015-2022. Selama rangkaian ini, Kutub Utara berwarna hijau muda berayun menuju Matahari dan Bumi. Dalam gambar ini, garis khatulistiwa dan garis lintang ditandai pada 35 utara dan 35 selatan. Kredit: Patrick Irwin

Selain itu, kontras gambar awal Neptunus dari Voyager 2 telah ditingkatkan secara signifikan untuk mengungkap awan, pita, dan angin yang membentuk pandangan modern kita tentang Neptunus dengan lebih baik.

Profesor Irwin berkata: “Walaupun gambar Uranus yang sudah dikenal oleh Voyager 2 diterbitkan dalam bentuk yang mendekati warna 'asli', gambar Neptunus sebenarnya diregangkan dan diperbesar, dan dengan demikian terjadi pergeseran biru secara artifisial.”

“Meskipun warna jenuh buatan telah diketahui pada saat itu di kalangan ilmuwan planet – dan gambar dirilis dengan keterangan yang menjelaskannya – perbedaan ini telah hilang seiring berjalannya waktu.”

“Dengan menerapkan model kami pada data asli, kami dapat merekonstruksi representasi warna Neptunus dan Uranus yang paling akurat hingga saat ini.”

Menjelaskan warna asli melalui penelitian modern

Dalam studi baru, para peneliti menggunakan data dari Teleskop Luar Angkasa HubbleSpace Telescope Spectrograph Imager (STIS) dan Multi-Unit Spectrograph Explorer (kontemplasi) di Observatorium Eropa Selatan Teleskop yang sangat besar. Di kedua perangkat, setiap piksel merupakan spektrum warna yang berkesinambungan.

Artinya observasi STIS dan MUSE dapat diproses secara jelas untuk menentukan warna sebenarnya dari Uranus dan Neptunus.

Para peneliti menggunakan data ini untuk menyeimbangkan kembali gambar berwarna komposit yang direkam oleh Voyager 2, serta Wide Field Camera 3 (WFC3) milik Teleskop Luar Angkasa Hubble.

Hal ini mengungkapkan bahwa Uranus dan Neptunus sebenarnya memiliki warna teal yang mirip. Perbedaan utamanya adalah Neptunus memiliki sedikit warna biru ekstra, yang menurut model disebabkan oleh lapisan kabut yang lebih tipis di planet tersebut.

Animasi perubahan warna musiman di Uranus selama dua tahun Uranus (satu tahun Uranus setara dengan 84,02 tahun Bumi), mulai dari tahun 1900 hingga 2068 dan dimulai tepat sebelum titik balik matahari musim panas bagian selatan, ketika kutub selatan Uranus mengarah hampir tepat ke arah Matahari.
Cakram kiri menunjukkan penampakan Uranus dengan mata telanjang, sedangkan warna cakram kanan telah diperluas dan ditingkatkan untuk membuat fitur atmosfer lebih jelas. Dalam animasi ini, rotasi Uranus telah diperlambat lebih dari 3.000 kali sehingga rotasi planet dapat terlihat, dengan awan badai terpisah terlihat melewati piringan planet.
Saat planet bergerak menuju titik balik matahari, “batas” kutub pucat berupa peningkatan kekeruhan awan dan penurunan kelimpahan metana terlihat mengisi lebih banyak piringan planet yang menyebabkan perubahan musiman pada warna planet secara keseluruhan.
Berubahnya ukuran piringan Uranus disebabkan oleh perubahan jarak Uranus dari Matahari selama orbitnya.
Kredit: Patrick Irwin, Universitas Oxford

Jelaskan perbedaan warna pada uranus

Studi ini juga memberikan jawaban atas misteri lama mengapa Uranus sedikit berubah warna selama 84 tahun orbitnya mengelilingi matahari.

Para peneliti mencapai kesimpulan mereka setelah membandingkan gambar raksasa es untuk pertama kalinya dengan pengukuran kecerahannya, yang direkam oleh Observatorium Lowell di Arizona dari tahun 1950 hingga 2016 dalam panjang gelombang biru dan hijau.

Pengukuran ini menunjukkan bahwa Uranus tampak sedikit lebih hijau pada titik balik matahari (yaitu musim panas dan musim dingin), ketika salah satu kutub planet mengarah ke bintang kita. Namun saat ekuinoks – saat matahari berada di atas khatulistiwa – warnanya agak biru.

Salah satu alasannya adalah Uranus memiliki rotasi yang sangat tidak biasa.

Ia sebenarnya berputar hampir pada sisinya selama orbitnya, yang berarti bahwa selama titik balik matahari planet ini, kutub utara atau selatannya mengarah hampir langsung ke arah Matahari dan Bumi.

Hal ini penting, kata para peneliti, karena setiap perubahan reflektifitas wilayah kutub akan berdampak signifikan pada kecerahan Uranus secara keseluruhan jika dilihat dari planet kita.

Yang kurang jelas bagi para astronom adalah bagaimana atau mengapa pantulan ini berbeda.

Hal ini mendorong para peneliti untuk mengembangkan model yang membandingkan spektrum wilayah kutub Uranus dengan wilayah khatulistiwa.

Ia menemukan bahwa daerah kutub lebih reflektif pada panjang gelombang hijau dan merah dibandingkan pada panjang gelombang biru, sebagian karena metana, yang menyerap warna merah, jumlahnya sekitar setengah jumlah metana di dekat kutub dibandingkan di khatulistiwa.

Namun, hal ini tidak cukup untuk menjelaskan sepenuhnya perubahan warna tersebut, sehingga para peneliti menambahkan variabel baru ke dalam model dalam bentuk “tutup” kabut es yang menebal secara bertahap yang sebelumnya telah diamati selama musim panas, kutub yang diterangi matahari seperti kutub. planet. Ini berpindah dari ekuinoks ke titik balik matahari.

Para astronom yakin ini kemungkinan terdiri dari partikel es metana.

Ketika disimulasikan dalam model, partikel es mengalami peningkatan reflektansi pada panjang gelombang hijau dan merah di kutub, sehingga memberikan penjelasan mengapa Uranus lebih hijau pada titik balik matahari.

Profesor Irwin berkata: “Ini adalah studi pertama yang mencocokkan model kuantitatif dengan data pencitraan untuk menjelaskan mengapa Uranus berubah warna selama orbitnya.”

“Dengan cara ini, kami menunjukkan bahwa Uranus lebih hijau pada titik balik matahari karena penurunan kelimpahan metana di wilayah kutub, tetapi juga peningkatan ketebalan partikel es metana yang tersebar terang.”

Dr Heidi Hamill, dari Asosiasi Universitas untuk Penelitian Astronomi (AURA), yang telah menghabiskan waktu puluhan tahun mempelajari Neptunus dan Uranus tetapi tidak terlibat dalam penelitian tersebut, mengatakan: “Kesalahpahaman tentang warna Neptunus, serta perubahan warna Uranus yang tidak biasa, telah membingungkan kita selama beberapa dekade. Studi komprehensif ini pada akhirnya akan menyelesaikan kedua permasalahan tersebut.

Eksplorasi masa depan dan penelitian berkelanjutan

Berdasarkan warisan Voyager pada tahun 1980an, raksasa es Uranus dan Neptunus tetap menjadi tujuan yang menggiurkan bagi penjelajah robot masa depan.

Profesor Lee Fletcher, seorang ilmuwan planet dari Universitas Leicester dan salah satu penulis studi baru ini, mengatakan: “Misi untuk menjelajahi sistem Uranus – mulai dari atmosfer musimannya yang aneh, hingga beragam koleksi cincin dan bulan – adalah hal yang luar biasa. -profil satu.” Prioritas badan antariksa dalam beberapa dekade mendatang.

Namun, bahkan penjelajah planet berumur panjang yang mengorbit Uranus hanya akan menangkap gambaran singkat tahun Uranus.

“Studi berbasis darat seperti ini, yang menunjukkan bagaimana penampakan dan warna Uranus telah berubah selama beberapa dekade sebagai respons terhadap musim-musim paling aneh di tata surya, akan sangat penting dalam menempatkan penemuan misi masa depan ini ke dalam konteks yang lebih luas,” tambah Profesor Fletcher.

Referensi: “Memodelkan siklus musiman warna dan ukuran Uranus, dan perbandingan dengan Neptunus” oleh Patrick J. J. Irwin, Jack Dobinson, Arjuna James, Nicholas A. Tenby, Amy A. Simon, Lee N. Fletcher, Michael T. Roman, Glenn S.Orton, Michael H. Wong, Daniel Toledo, Santiago Pérez Hoyos, dan Julie Beck, 12 September 2023, Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society.
doi: 10.1093/mnras/stad3761