ASTRONOMÍA. El telescopio Webb captura las auroras de Neptuno, ocultas durante mucho tiempo, con asombroso detalle

astronomía, James Webb, auroras de Neptuno

 

Las esquivas auroras de Neptuno finalmente han sido captadas con asombroso detalle por el Telescopio Espacial James Webb de la NASA. Gracias a sus potentes capacidades infrarrojas, los científicos detectaron una actividad auroral brillante nunca vista hasta ahora, que aparece en las latitudes medias de Neptuno en lugar de en sus polos. Esta extraña ubicación se debe a la gran inclinación del campo magnético de Neptuno. Fuente: Northrop Grumman

El tan esperado resplandor auroral finalmente emerge bajo la poderosa mirada de Webb

Neptuno se encuentra en los confines fríos y oscuros de los límites exteriores de nuestro sistema solar, a unos 5 mil millones de kilómetros del Sol, en el extremo más alejado de la alineación planetaria.

Sólo una nave espacial ha sobrevolado la zona: la Voyager 2 de la NASA en 1989. Desde entonces, telescopios como el Hubble han observado desde lejos, rastreando el clima dinámico de Neptuno e incluso descubriendo una nueva luna en 2013.

Neptuno, a menudo visto como un sereno orbe azulado, ocasionalmente exhibe manchas oscuras que aparecen y desaparecen sin previo aviso. Pero ahora, el Telescopio Espacial James Webb de la NASA ha revelado algo completamente nuevo: una aurora brillante y resplandeciente que se refleja en la atmósfera del planeta, captada por primera vez con asombroso detalle en infrarrojo.

A la izquierda, una imagen de Neptuno en color mejorado, obtenida por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA. A la derecha, esta imagen se combina con datos del Telescopio Espacial James Webb de la NASA. Las manchas cian, que representan la actividad auroral, y las nubes blancas, son datos del Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano (NIRSpec) del Telescopio Webb, superpuestos a la imagen completa del planeta obtenida por la Cámara de Campo Amplio 3 del Hubble.
Las auroras se producen cuando partículas energéticas, a menudo provenientes del Sol, quedan atrapadas en el campo magnético de un planeta y finalmente impactan en la atmósfera superior. La energía liberada durante estas colisiones crea el brillo característico.
Créditos: NASA, ESA, CSA, STScI, Heidi Hammel (AURA), Henrik Melin (Universidad de Northumbria), Leigh Fletcher (Universidad de Leicester), Stefanie Milam (NASA-GSFC)

Por primera vez, el Telescopio Espacial James Webb de la NASA ha captado con claridad brillantes auroras en Neptuno. Las auroras se forman cuando partículas de alta energía, a menudo provenientes del Sol, quedan atrapadas por el campo magnético de un planeta y colisionan con su atmósfera superior, produciendo un espectáculo de luz brillante.

Los astrónomos ya habían visto indicios de actividad auroral en Neptuno, incluso durante el sobrevuelo de la Voyager 2 de la NASA en 1989. Pero a diferencia de Júpiter , Saturno y Urano , confirmar e imaginar las auroras de Neptuno había quedado fuera de su alcance, lo que lo convertía en el último de los planetas gigantes sin evidencia directa de este fenómeno.

Los datos se obtuvieron en junio de 2023 mediante el Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano del Webb. Además de la imagen del planeta, los astrónomos obtuvieron un espectro para caracterizar la composición y medir la temperatura de la atmósfera superior del planeta (la ionosfera). Por primera vez, encontraron una línea de emisión extremadamente prominente que indica la presencia del catión trihidrógeno (H₃+) que puede formarse en las auroras. En las imágenes de Neptuno del Webb, la aurora brillante aparece como manchas representadas en cian. El H₃+) ha sido un claro indicador de actividad auroral en todos los gigantes gaseosos, Júpiter, Saturno y Urano.

Esta imagen de Júpiter, obtenida por la cámara NIRCam (Cámara de Infrarrojos Cercanos) del Telescopio Espacial James Webb de la NASA, muestra impresionantes detalles del majestuoso planeta en luz infrarroja. En esta imagen, el brillo indica una gran altitud. Las numerosas manchas y rayas blancas brillantes probablemente corresponden a las cimas de las nubes de tormentas convectivas condensadas a gran altitud. Las auroras, que aparecen en rojo en esta imagen, se extienden a mayores altitudes por encima de los polos norte y sur del planeta. En contraste, las franjas oscuras al norte de la región ecuatorial presentan poca cobertura de nubes.
En las imágenes de Júpiter tomadas por el Webb en julio de 2022, investigadores descubrieron recientemente una estrecha corriente en chorro que viaja a 515 kilómetros por hora (320 millas por hora) sobre el ecuador de Júpiter, por encima de las principales capas de nubes. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Observatorio de París), Leigh Fletcher (Universidad de Leicester), Michael H. Wong (UC Berkeley), Joseph DePasquale (STScI)

La actividad auroral observada en Neptuno también es notablemente diferente a la que estamos acostumbrados a ver aquí en la Tierra, o incluso a la de Júpiter (ver imagen superior) o Saturno (ver imagen inferior). En lugar de limitarse a los polos norte y sur del planeta, las auroras de Neptuno se localizan en las latitudes medias geográficas del planeta; piense en la ubicación de Sudamérica en la Tierra.

Esto se debe a la extraña naturaleza del campo magnético de Neptuno , descubierto originalmente por la Voyager 2 en 1989 , que presenta una inclinación de 47 grados con respecto al eje de rotación del planeta. Dado que la actividad auroral se concentra donde los campos magnéticos convergen en la atmósfera del planeta, las auroras de Neptuno se encuentran lejos de sus polos de rotación.

Estas imágenes de la aurora polar de Saturno fueron tomadas por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA los días 24, 26 y 28 de enero de 2005. Cada una de las tres imágenes de Saturno combina imágenes ultravioleta de la región polar sur (para mostrar las emisiones aurorales) con imágenes en longitud de onda visible del planeta y sus anillos. Las imágenes del Hubble se obtuvieron durante una campaña conjunta con la sonda Cassini de la NASA para medir el viento solar que se aproxima a Saturno y las emisiones de radio kilométricas de Saturno. El intenso brillo de la aurora del 26 de enero coincidió con la reciente llegada de una gran perturbación en el viento solar. Crédito: NASA/Hubble/Z. Levay y J. Clarke

La revolucionaria detección de las auroras de Neptuno nos ayudará a entender cómo el campo magnético de Neptuno interactúa con las partículas que salen del Sol hacia los confines de nuestro sistema solar, una ventana totalmente nueva en la ciencia atmosférica de los gigantes de hielo.

A partir de las observaciones del Webb, el equipo también midió la temperatura de la parte superior de la atmósfera de Neptuno por primera vez desde el paso de la Voyager 2. Los resultados dan una pista de por qué las auroras de Neptuno permanecieron ocultas a los astrónomos durante tanto tiempo.

A lo largo de los años, los astrónomos han predicho la intensidad de las auroras de Neptuno basándose en la temperatura registrada por la Voyager 2. Una temperatura considerablemente más fría resultaría en auroras mucho más tenues. Esta baja temperatura probablemente sea la razón por la que las auroras de Neptuno han permanecido indetectables durante tanto tiempo. El drástico enfriamiento también sugiere que esta región de la atmósfera puede cambiar considerablemente a pesar de que el planeta se encuentra 30 veces más lejos del Sol que la Tierra.

Equipados con estos nuevos hallazgos, los astrónomos ahora esperan estudiar Neptuno con el Webb a lo largo de un ciclo solar completo, un período de 11 años de actividad impulsado por el campo magnético del Sol. Los resultados podrían proporcionar información sobre el origen del extraño campo magnético de Neptuno e incluso explicar por qué está tan inclinado.

Estas observaciones se tomaron como parte del programa de observación de tiempo garantizado 1249 de Hammel. Los resultados del equipo se han publicado en Nature Astronomy .

Fuente: “Discovery of H3+ and infrared aurorae at Neptune with JWST” by Henrik Melin, Luke Moore, Leigh N. Fletcher, Heidi B. Hammel, James O’Donoghue, Tom S. Stallard, Stephanie N. Milam, Michael Roman, Oliver R. T. King, Naomi Rowe-Gurney, Emma E. Thomas, Ruoyan Wang, Paola I. Tiranti, Jake Harkett and Katie L. Knowles, 26 March 2025, Nature Astronomy. DOI: 10.1038/s41550-025-02507-9