Pela primeira vez, o Telescópio Espacial James Webb da NASA captou uma brilhante atividade auroral em Neptuno. As auroras ocorrem quando partículas energéticas, muitas vezes provenientes do Sol, ficam presas no campo magnético de um planeta e eventualmente atingem a atmosfera superior. A energia libertada durante estas colisões cria o brilho característico.

No passado, os astrónomos viram indícios tentadores de atividade auroral em Neptuno, por exemplo, na passagem da Voyager 2 da NASA em 1989. No entanto, a obtenção de imagens e a confirmação das auroras em Neptuno há muito que escapavam aos astrónomos, apesar das deteções bem-sucedidas em Júpiter, Saturno e Úrano. Neptuno era a peça que faltava no puzzle quando se tratava de detetar auroras nos planetas gigantes do nosso Sistema Solar.

"Acontece que fotografar a atividade auroral em Neptuno só era possível com a sensibilidade do Webb ao infravermelho próximo", disse o autor principal Henrik Melin da Universidade de Northumbria, que conduziu a investigação enquanto esteve na Universidade de Leicester. "Foi espantoso não só ver as auroras, também fiquei chocado com o pormenor e a nitidez da assinatura".

Os dados foram obtidos em junho de 2023 utilizando o instrumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Webb. Para além da imagem do planeta, os astrónomos obtiveram um espetro para caracterizar a composição e medir a temperatura da atmosfera superior do planeta (a ionosfera). Pela primeira vez, encontraram uma linha de emissão extremamente proeminente que significa a presença do catião trihidrogénio (H3+), que pode ser criado nas auroras. Nas imagens de Neptuno pelo Webb, a aurora brilhante aparece como manchas representadas a ciano.

"O H3+ tem sido um sinal claro em todos os gigantes gasosos - Júpiter, Saturno e Úrano - de atividade auroral, e esperávamos ver o mesmo em Neptuno quando investigámos o planeta ao longo dos anos com as melhores instalações terrestres disponíveis", explicou Heidi Hammel, da AURA (Association of Universities for Research in Astronomy), cientista interdisciplinar do Webb e líder do programa GTO (Guaranteed Time Observations) do Webb para objetos do Sistema Solar, no qual os dados foram obtidos. "Só com uma máquina como o Webb é que finalmente obtivemos essa confirmação".

A atividade auroral observada em Neptuno é também visivelmente diferente da que estamos habituados a ver aqui na Terra, ou mesmo em Júpiter ou Saturno. Em vez de estarem confinadas aos polos norte e sul do planeta, as auroras de Neptuno estão localizadas nas latitudes médias geográficas do planeta - pense na localização da América do Sul na Terra.

Isto deve-se à estranha natureza do campo magnético de Neptuno, originalmente descoberto pela Voyager 2 em 1989, que está inclinado 47 graus em relação ao eixo de rotação do planeta. Uma vez que a atividade auroral se baseia onde os campos magnéticos convergem para a atmosfera do planeta, as auroras de Neptuno estão longe dos seus polos de rotação.

A deteção pioneira das auroras de Neptuno vai ajudar-nos a compreender como o campo magnético de Neptuno interage com as partículas que fluem do Sol para os confins distantes do nosso Sistema Solar, uma janela totalmente nova na ciência atmosférica dos gigantes gelados.

A partir das observações do Webb, a equipa também mediu a temperatura do topo da atmosfera de Neptuno pela primeira vez desde o "flyby" da Voyager 2. Os resultados sugerem a razão pela qual as auroras de Neptuno permaneceram escondidas dos astrónomos durante tanto tempo.

"Fiquei espantado - a atmosfera superior de Neptuno arrefeceu várias centenas de graus", disse Melin. "De facto, a temperatura em 2023 era pouco mais de metade da de 1989".

Ao longo dos anos, os astrónomos têm previsto a intensidade das auroras de Neptuno com base na temperatura registada pela Voyager 2. Uma temperatura substancialmente mais fria resultaria em auroras muito mais fracas. Esta temperatura fria é provavelmente a razão pela qual as auroras de Neptuno não foram detetadas durante tanto tempo. O arrefecimento dramático também sugere que esta região da atmosfera pode sofrer grandes alterações, apesar de o planeta se situar 30 vezes mais longe do Sol do que a Terra.

Equipados com estas novas descobertas, os astrónomos esperam agora estudar Neptuno com o Webb durante um ciclo solar completo, um período de 11 anos de atividade impulsionado pelo campo magnético do Sol. Os resultados poderão fornecer informações sobre a origem do bizarro campo magnético de Neptuno e até explicar porque é que está tão inclinado.

"À medida que olhamos em frente e sonhamos com futuras missões a Úrano e Neptuno, sabemos agora como será importante ter instrumentos sintonizados nos comprimentos de onda da luz infravermelha para continuar a estudar as auroras", acrescentou Leigh Fletcher da Universidade de Leicester, coautor do artigo. "Este observatório abriu finalmente a janela para esta última ionosfera, anteriormente escondida, dos planetas gigantes".

// NASA (comunicado de imprensa)
// ESA/Webb (comunicado de imprensa)
// STScI (comunicado de imprensa)
// Universidade de Northumbria (comunicado de imprensa)
// Universidade de Leicester (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature Astronomy)

Quer saber mais?

Neptuno:
NASA
CCVAlg - Astronomia
The Nine Planets
Wikipedia

Auroras:
Wikipedia

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NASA
STScI
STScI (website para o público)
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ESA/Webb
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Voyager 2:
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