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| Imagen del Hubble de Urano a la izquierda y Neptuno a la derecha. (Crédito de la imagen: NASA/ESA/A Simon, GSFC/MH Wong, University of California, Berkeley/OPAL team) |
Los astrónomos pueden saber ahora por qué Urano y Neptuno tienen colores diferentes. A partir de las observaciones del telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA, así como del telescopio Gemini North y del Infrared Telescope Facility de la NASA, los investigadores han desarrollado un único modelo atmosférico que coincide con las observaciones de ambos planetas. El modelo revela que el exceso de neblina en Urano se acumula en la atmósfera estancada y lenta del planeta y lo hace parecer de un tono más claro que Neptuno.
Neptuno y Urano tienen mucho en común -tienen masas, tamaños y composiciones atmosféricas similares- y, sin embargo, sus apariencias son notablemente diferentes. En las longitudes de onda visibles, Neptuno tiene un tono azul intenso, mientras que Urano es un tono cian claramente pálido. Los astrónomos tienen ahora una explicación de por qué los dos planetas tienen colores diferentes.
Las nuevas investigaciones sugieren que una capa de neblina concentrada que está presente en ambos planetas es más gruesa en Urano que en Neptuno y, por tanto, "blanquea" el aspecto de Urano más que el de Neptuno. Si no hubiera neblina en las atmósferas de Neptuno y Urano, ambos se verían casi igual de azules como resultado de la dispersión de la luz azul en sus atmósferas.
Esta conclusión procede de un modelo que un equipo internacional dirigido por Patrick Irwin, profesor de física planetaria de la Universidad de Oxford, ha desarrollado para describir las capas de aerosol en las atmósferas de Neptuno y Urano. Las investigaciones anteriores sobre las atmósferas superiores de estos planetas se habían centrado en el aspecto de la atmósfera sólo en determinadas longitudes de onda. Sin embargo, este nuevo modelo consta de múltiples capas atmosféricas y coincide con las observaciones de ambos planetas en una amplia gama de longitudes de onda. El nuevo modelo también incluye partículas de neblina dentro de las capas más profundas que anteriormente se creía que sólo contenían nubes de hielos de metano y sulfuro de hidrógeno.
"Este es el primer modelo que se ajusta simultáneamente a las observaciones de la luz solar reflejada desde el ultravioleta hasta las longitudes de onda del infrarrojo cercano", explicó Irwin, que es el autor principal de un artículo que presenta este resultado en el Journal of Geophysical Research: Planets. "También es el primero que explica la diferencia de color visible entre Urano y Neptuno".
El modelo del equipo consiste en tres capas de aerosoles a diferentes alturas. La capa clave que afecta a los colores es la del medio, que es una capa de partículas de neblina (denominada en el artículo capa de Aerosol-2) que es más gruesa en Urano que en Neptuno. El equipo sospecha que, en ambos planetas, el hielo de metano se condensa en las partículas de esta capa, arrastrando las partículas hacia el interior de la atmósfera en una lluvia de nieve de metano. Dado que Neptuno tiene una atmósfera más activa y turbulenta que Urano, el equipo cree que la atmósfera de Neptuno es más eficiente a la hora de agitar las partículas de metano en la capa de neblina y producir esta nieve. Esto elimina una mayor cantidad de bruma y mantiene la capa de bruma de Neptuno más delgada que en Urano, con el resultado de que el color azul de Neptuno se ve más fuerte.
"Esperábamos que el desarrollo de este modelo nos ayudara a entender las nubes y brumas en las atmósferas de los gigantes de hielo", comentó Mike Wong, astrónomo de la Universidad de California, Berkeley, y miembro del equipo detrás de este resultado. "¡Explicar la diferencia de color entre Urano y Neptuno fue un plus inesperado!".
Para crear este modelo, el equipo de Irwin analizó datos de archivo de varios años del telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA. Estos datos espectrográficos se obtuvieron con el Espectrógrafo de Imágenes del Telescopio Espacial Hubble (STIS), cubriendo una amplia gama de longitudes de onda desde el ultravioleta hasta el visible y el infrarrojo (0,3-1,0 micrómetros). Se complementó con datos de telescopios terrestres: un conjunto de nuevas observaciones del telescopio Gemini North y datos de archivo del Infrared Telescope Facility de la NASA, ambos situados en Hawai.
El equipo no sólo examinó los espectros de los planetas, sino que también utilizó algunas de las numerosas imágenes que el Hubble ha tomado de los dos planetas con su instrumento Wide Field Camera 3 (WFC3). El Hubble proporciona excelentes vistas de las distintivas tormentas atmosféricas que comparten ambos planetas, conocidas como "manchas oscuras", de las que los astrónomos son conscientes desde hace muchos años. No se sabía con exactitud qué capas atmosféricas estaban perturbadas por las manchas oscuras para hacerlas visibles al Hubble. El modelo elaborado por el equipo explica qué es lo que da a las manchas un aspecto oscuro, y por qué son más fácilmente detectables en Urano en comparación con Neptuno.
Los autores pensaron que un oscurecimiento de los aerosoles en la capa más profunda de su modelo produciría manchas oscuras similares a las observadas en Neptuno y quizás en Urano. Con las imágenes detalladas del Hubble, pudieron comprobar y confirmar su hipótesis. Efectivamente, se vio que las imágenes simuladas basadas en ese modelo coincidían con las imágenes de la WFC3 de ambos planetas, produciendo manchas oscuras visibles en las mismas longitudes de onda. Se cree que la misma neblina espesa de la capa Aerosol-2 de Urano, que provoca su color azul más claro, también oculta estas manchas oscuras con más frecuencia que en Neptuno.
Fuentes, créditos y referencias: