Spectaculaire zonsondergangen en zonsopkomsten zijn genoeg om de meesten van ons te verblinden, maar voor astronomen, schemering en zonsopgang zijn een verspilling van goede observatietijd. Ze willen een echt donkere lucht.

Niet Ned Molter, een UC Berkeley astronomie afgestudeerde student. Hij wilde laten zien dat sommige heldere objecten net zo goed in de schemering kunnen worden bestudeerd, wanneer andere astronomen met hun duimen draaien, en ontdekte al snel een nieuwe functie op Neptunus:een stormsysteem bijna zo groot als de aarde.

"Het is buitengewoon verrassend om een ​​storm te zien die zo helder is op zo'n lage breedtegraad, " zei Molter, die het stormcomplex nabij de evenaar van Neptunus zag tijdens een ochtendtest van de schemering bij het W.M. Keck Observatorium op Maunakea, Hawaii. "Normaal gesproken, dit gebied is erg rustig en we zien alleen heldere wolken in de middelste breedtegraden, dus het is spectaculair om zo'n enorme wolk precies op de evenaar te hebben."

Dit enorme stormsysteem, die werd gevonden in een gebied waar nog nooit een heldere wolk is gezien, is ongeveer 9, 000 kilometer lang, of een derde van de straal van Neptunus, overspannen van ten minste 30 graden in zowel breedte- als lengtegraad. Molter zag dat het tussen 26 juni en 2 juli veel helderder werd.

"Historisch, op Neptunus zijn af en toe zeer heldere wolken waargenomen, maar meestal op breedtegraden dichter bij de polen, ongeveer 15 tot 60 graden noord of zuid, zei Imke de Pater, een UC Berkeley hoogleraar astronomie en adviseur van Molter. "Nooit eerder is een wolk gezien op of zo dicht bij de evenaar, noch is iemand ooit zo slim geweest."

Aanvankelijk, de Pater dacht dat het hetzelfde noordelijke wolkencomplex was dat in 1994 door de Hubble-ruimtetelescoop werd gezien, na de iconische Grote Donkere Vlek, gefotografeerd door Voyager 2 in 1989, was verdwenen. Maar de Pater zegt dat de metingen van de locatie niet overeenkomen, wat aangeeft dat dit wolkencomplex anders is dan het complex dat Hubble meer dan twee decennia geleden voor het eerst zag.

Een enorme, hoge druk, donker vortexsysteem diep verankerd in de atmosfeer van Neptunus kan de kolossale bewolking veroorzaken, zei de Pater. Als gassen in een draaikolk opstijgen, ze koelen af. Wanneer de temperatuur daalt tot onder de condensatietemperatuur van een condenseerbaar gas, dat gas condenseert en wolken vormt, net als water op aarde. op Neptunus, echter, methaanwolken ontstaan.

Zoals bij elke planeet, winden in de atmosfeer van Neptunus variëren drastisch met de breedtegraad, dus als er een groot helder wolkensysteem is dat zich over vele breedtegraden uitstrekt, iets moet het bij elkaar houden, zoals een donkere draaikolk. Anders, de wolken zouden uit elkaar schuiven.

"Deze grote draaikolk zit in een gebied waar de lucht, algemeen, daalt in plaats van stijgt, "zei de Pater. "Bovendien, een langdurige vortex precies op de evenaar zou moeilijk fysiek te verklaren zijn."

Als het niet aan een draaikolk is gebonden, het systeem kan een enorme convectieve wolk zijn, vergelijkbaar met die af en toe op andere planeten, zoals de enorme storm op Saturnus die in 2010 werd gedetecteerd. zo'n wolk zou naar verwachting in de loop van een week aanzienlijk uitsmeren.

"Dit laat zien dat er extreem drastische veranderingen zijn in de dynamiek van de atmosfeer van Neptunus, en misschien is dit een seizoensgebonden weersgebeurtenis die om de paar decennia kan plaatsvinden, ’ zei De Pater.

Een winderige planeet

Neptunus is de meest winderige planeet in ons zonnestelsel, met de snelste waargenomen windsnelheden op de evenaar tot een gewelddadige 1, 000 km/u. Om dit in perspectief te plaatsen, een orkaan van categorie 5 heeft windsnelheden van 156 mph. Neptunus draait elke 160 jaar om de zon, en een seizoen is ongeveer 40 jaar.

De ontdekking van het mysterieuze equatoriale wolkencomplex van Neptunus werd mogelijk gemaakt door het nieuwe Keck Visiting Scholars Program, deze zomer gelanceerd, waarmee afgestudeerde studenten en postdoctorale onderzoekers ervaring krijgen met het werken aan de telescoop, terwijl het bijdraagt ​​aan Keck Observatory en zijn wetenschappelijke gemeenschap.

"Dit resultaat van Imke en haar eerstejaars afstudeerstudent, Ned, is een perfect voorbeeld van wat we proberen te bereiken met het Keck Visiting Scholars Program, " zei Anne Kinney, hoofdwetenschapper bij Keck Observatory. "Ned is onze eerste gastwetenschapper, en zijn ongelooflijke werk is een bewijs van de waarde van dit programma. Het is gewoon een waanzinnig succes."

Molter is een van de acht wetenschappers die dit jaar tot het programma zijn toegelaten. Zijn opdracht tijdens zijn verblijf van zes weken op het Observatorium was het ontwikkelen van een efficiëntere methode voor schemerwaarneming, gebruik maken van tijd die anders misschien niet gebruikt zou worden. De meeste waarnemers in de Keck Observatory-gemeenschap turen diep in de nachtelijke hemel en kunnen hun doelen tijdens de schemering niet observeren.

"Ned had nog nooit eerder gezien, en hij is erg helder, dus toen Anne me over het programma vertelde, Ik wist dat hij er de perfecte leerling voor zou zijn, "zei de Pater. "Nu we dit interessante wolkencomplex in Neptunus hebben ontdekt, Ned heeft een vliegende start op een mooie paper voor zijn Ph.D. stelling."

"Ik vond het heerlijk om bij Keck te zijn. Iedereen was buitengewoon vriendelijk en ik had veel persoonlijke interactie met de ondersteunende astronomen en observerende assistenten, "Zei Molter. "Om achter de schermen te kunnen kijken hoe ze elke dag de telescopen en instrumenten besturen, 10 nachten observatie- en engineeringtijd op de telescopen krijgen en twee keer naar de top gaan om de ongelooflijke techniek achter deze gigantische machine te zien, heeft me van een student in een echte waarnemer veranderd. Het was een ongelooflijke kans."

Het Keck Visiting Scholars-programma wordt gesponsord door Roy en Frances Simperman, met belangrijke bijdragen van de M.R. en Evelyn Hudson Foundation, WM Stichting Keck, Rand van de ruimte, Inc., Thomas McIntyre, en Jeff en Rebecca Steele.

Molter en De Pater zullen doorgaan met het analyseren van hun gegevens en voorstellen voor meer schemerwaarnemingstijd bij Keck Observatory dit najaar, zodat ze meer te weten kunnen komen over de aard van deze storm en een idee kunnen krijgen van wat het in de loop van de tijd zal doen.

Een beter begrip van de atmosfeer van Neptunus zal astronomen helpen een duidelijker beeld te krijgen van de wereldwijde circulatie van deze ijzige reus. Dit is steeds belangrijker geworden in het rijk van de exoplaneten, aangezien de meeste exoplaneten die tot nu toe zijn gevonden bijna zo groot zijn als Neptunus. Terwijl wetenschappers hun grootte en massa kunnen berekenen, er is momenteel niet veel bekend over de atmosfeer van exoplaneten.