Ecco la misteriosa atmosfera superiore di Urano

Webb offre la prima vista verticale dell’ionosfera del pianeta, rivelando aurore modellate dal suo campo magnetico inclinato.

 

 

Per la prima volta, un team internazionale di astronomi ha mappato la struttura verticale dell’alta atmosfera di Urano, scoprendo come la temperatura e le particelle cariche variano con l’altezza sul pianeta.

Utilizzando lo strumento NIRSpec di Webb, il team ha osservato Urano per quasi una rotazione completa, rilevando il debole bagliore delle molecole in alto sopra le nuvole.

Questi dati unici offrono il ritratto più dettagliato finora di dove si formano le aurore del pianeta, di come sono influenzate dal suo campo magnetico insolitamente inclinato e di come l’atmosfera di Urano abbia continuato a raffreddarsi negli ultimi trent’anni.

I risultati offrono una nuova finestra su come i pianeti giganti di ghiaccio distribuiscono l’energia nei loro strati superiori.

Guidata da Paola Tiranti della Northumbria University nel Regno Unito, lo studio ha mappato la temperatura e la densità degli ioni nell’atmosfera che si estendono fino a 5.000 chilometri sopra le cime delle nuvole di Urano, una regione chiamata ionosfera dove l’atmosfera si ionizza e interagisce fortemente con il campo magnetico del pianeta.

Le misurazioni mostrano che le temperature raggiungono il picco tra i 3.000 e i 4.000 chilometri, mentre le densità ioniche raggiungono il massimo intorno ai 1.000 chilometri, rivelando chiare variazioni longitudinali legate alla complessa geometria del campo magnetico.

“È la prima volta che riusciamo a vedere l’alta atmosfera di Urano in tre dimensioni,” ha detto Tiranti. “Con la sensibilità di Webb, possiamo tracciare come l’energia si muove verso l’alto nell’atmosfera del pianeta e persino vedere l’influenza del suo campo magnetico sbilanciato.”

I dati di Webb confermano che l’alta atmosfera di Urano si sta ancora raffreddando, estendendo una tendenza iniziata all’inizio degli anni ’90. Il team ha misurato una temperatura media di circa 426 kelvin (circa 150 gradi Celsius), inferiore ai valori registrati dai telescopi terrestri o dai veicoli spaziali precedenti.

Due bande aurorali luminose sono state rilevate vicino ai poli magnetici di Urano, insieme a una netta riduzione della densità di emissione e ioni in una parte della regione tra due bande (una caratteristica probabilmente collegata a transizioni nelle linee del campo magnetico).

Regioni scurite simili sono state osservate a Giove, dove la geometria del campo magnetico controlla come le particelle cariche viaggiano nell’alta atmosfera.

“La magnetosfera di Urano è una delle più strane del Sistema Solare,” ha aggiunto Tiranti. “È inclinata e spostata rispetto all’asse di rotazione del pianeta, il che significa che le sue aurore scorrono sulla superficie in modi complessi. Webb ci ha ora mostrato quanto profondamente quegli effetti penetrino nell’atmosfera. Rivelando la struttura verticale di Urano in modo così dettagliato, Webb ci sta aiutando a comprendere il bilancio energetico dei giganti di ghiaccio. Questo è un passo cruciale per caratterizzare pianeti giganti oltre il nostro Sistema Solare.”

Lo studio si basa sui dati del programma JWST General Observer 5073 (PI: H. Melin della Northumbria University nel Regno Unito), che ha utilizzato l’Unità di Campo Integrale di NIRSpec il 19 gennaio 2025 per osservare Urano per 15 ore. La ricerca è stata pubblicata oggi nelle Geophysical Research Letters.

 

Credit: ESA/Webb, NASA, CSA, STScI, P. Tiranti, H. Melin, M. Zamani (ESA/Webb)