韦布太空望远镜立功：天文学家首次直接拍摄到海王星的极光

IT之家 3 月 27 日消息，天文学家借助詹姆斯・韦布太空望远镜（JWST，以下简称“韦布”），首次成功直接拍摄到了海王星的极光图像。

此前，科学家们一直推测海王星上可能存在类似地球、木星、土星和天王星上的极光现象，这一推测主要基于“旅行者 2 号”探测器短暂飞掠海王星时留下的线索，以及对其他行星极光活动的观测。然而，由于技术限制，直接拍摄到海王星的极光一直未能实现，直到韦布望远镜将镜头对准这颗冰巨星。

“事实证明，只有借助韦布的近红外波段灵敏度，我们才能真正捕捉到海王星的极光活动，”英国诺桑比亚大学的亨里克・梅林（Henrik Melin）在发布照片时的声明中表示，“这不仅让我们看到了极光，其细节和清晰度更是让我震惊。”梅林在莱斯特大学进行研究时完成了这项工作。

据IT之家了解，与地球、木星和土星的极光主要集中在两极地区不同，海王星的极光似乎出现在行星的中纬度等意想不到的位置。科学家解释说，这主要是因为海王星拥有一个与其自转轴高度倾斜且显著偏离中心的磁场。相比之下，地球等行星的磁场与其自转轴相对较为对齐，能有效地将来自太阳风的高能带电粒子引导至极地，从而在极区形成极光。

此次观测得益于韦布望远镜的近红外光谱仪（NIRSpec）。该仪器通过分析天体吸收或发射的光的波长，能够揭示其温度、质量和化学成分等关键物理特性。通过 NIRSpec，研究团队不仅获得了海王星电离层（其高层大气中与地球电离层类似的带电区域，也是极光产生的场所）的详细图像，还惊喜地探测到了三氢阳离子（H₃⁺）的发射信号。H₃⁺是宇宙中最丰富的离子之一，在行星极光的形成过程中扮演着核心角色 —— 当行星大气与太阳风中的带电粒子发生相互作用时，H₃⁺会被激发并发光。

研究团队还测量了海王星的温度，这是自 1989 年“旅行者 2 号”飞掠以来的首次。梅林表示：“我对结果感到震惊。自那时以来，海王星的高层大气温度下降了数百摄氏度。事实上，2023 年的温度仅为 1989 年的一半多一点。”行星温度的下降或许可以解释为什么极光难以观测。因为极光是由于带电粒子激发大气气体而发光的现象，较高的温度通常意味着更活跃的粒子和更高的碰撞率，从而产生更明亮的极光。而显著降低的温度会减少高能离子的密度，导致发光强度减弱，更难以被探测到。

未来，天文学家将继续利用韦布望远镜研究海王星，以期更深入地了解这颗太阳系中最神秘的行星。