NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜首次拍摄海王星的照片,展示了其在离地球更近的地方的强大能力。韦伯不仅拍摄到了这颗遥远星球30多年来最清晰的光环图像,而且它的相机以全新的视角揭示了这颗冰巨星。

在韦伯的新照片中,最引人注目的是这颗行星清晰的海王星环——自从NASA局的旅行者2号在1989年飞掠海王星时成为首个观测到海王星的航天器以来,一些环就在没有被探测到。除了几个明亮的窄环,韦伯图像清楚地显示了海王星较暗的尘埃带。

“自从我们上次看到这些微弱的尘埃环以来,已经三十年了,这是我们第一次在红外波段看到它们。”海王星系统专家、韦伯的跨学科科学家海蒂·哈梅尔表示。韦伯极其稳定和精确的图像质量使得这些非常暗淡的环能够在如此接近海王星的地方被探测到。



在韦伯最新拍摄的冰巨星海王星照片中,我们看到了什么?韦伯捕获了海王星14颗已知卫星中的7颗:海卫六(Galatea)、海卫三(Naiad)、海卫四(Thalassa)、海卫五(Despina)、海卫八(Proteus)、海卫七(Larissa)和海卫一(Triton)。海王星的大而不寻常的卫星海卫一,在这张韦伯的海王星图像中占据主导地位,作它是一个非常明亮的光点,具有在韦伯的许多照片中看到的标志性衍射尖峰。
影像来源:NASA, ESA, CSA, STScI

自1846年被发现以来,海王星就一直吸引着研究人员。海王星距离太阳的距离是地球的30倍,其轨道位于太阳系外遥远、黑暗的区域。在如此遥远的距离上,太阳是如此的渺小和暗淡,以至于海王星上的正午就像地球上昏暗的黄昏。

由于其内部的化学组成,这颗行星被称为冰巨星。与气态巨行星木星和土星相比,海王星含有比氢和氦更重的元素。这在哈勃太空望远镜可见光波段拍摄的海王星标志性的蓝色外观中很容易看出,这是由少量的气态甲烷所造成。


韦伯的近红外相机(NIRCam)可以在0.6到5微米的近红外范围内对物体进行成像,因此海王星在韦伯看来并不呈蓝色。事实上,甲烷气体对红光和红外光的吸收非常强,以至于除了有高空云层的地方,海王星在这些近红外波长下看上去非常暗。这种甲烷冰云以明亮的条纹和斑点的形式突出显示,它们会在阳光被甲烷气体吸收之前反射阳光。
影像来源:NASA, ESA, CSA, STScI

韦伯的近红外相机(NIRCam)可以在0.6到5微米的近红外范围内对物体进行成像,因此海王星在韦伯看来并不呈蓝色。事实上,甲烷气体对红光和红外光的吸收非常强,以至于除了有高空云层的地方,海王星在这些近红外波长下看上去非常暗。这种甲烷冰云以明亮的条纹和斑点的形式突出显示,它们会在阳光被甲烷气体吸收之前反射阳光。来自其他天文台的图像,包括哈勃太空望远镜和 W.M.凯克天文台,记录了多年来快速演变的云特征。

更微妙的是,环绕海王星赤道的一条细细的亮线可能是全球大气环流的视觉特征,这种环流为海王星的风和风暴提供了动力。大气层在赤道处下降并变暖,因此在红外波长下比周围较冷的气体发出更多的光。

海王星164年的公转周期意味着它的北极,在这张图片的顶部,是天文学家们无法看到的,但韦伯的图片暗示了该地区有趣的亮度。在韦伯看来,先前已知的南极涡旋清晰可见,但韦伯首次揭示了围绕它的高纬度云的连续带。

韦伯还捕获了海王星14颗已知卫星中的7颗。在韦伯的海王星图像中,一个非常明亮的光点占据了主导地位,具有在韦伯的许多图像中看到的标志性衍射尖峰,但这不是一颗恒星。相反,这是海王星的巨大而不同寻常的卫星海卫一。

海卫一被凝结的氮气冻结的光泽所覆盖,平均反射70%的阳光。在这张图片中,它远比海王星黯淡,因为这颗卫星的大气层因吸收这些近红外波长的甲烷而变暗。海卫一以不寻常的反向(逆行)轨道围绕海王星运行,导致天文学家推测这颗卫星最初是被海王星引力捕获的柯伊伯带天体。韦伯计划明年对海卫一和海王星进行更多的研究。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学天文台。韦伯将解开我们太阳系中的谜团,展望其他恒星周围的遥远世界,探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。韦伯是由NASA及其合作伙伴 ESA和CSA领导的一项国际计划。

参考来源:
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/new-webb-image-captures-clearest-view-of-neptune-s-rings-in-decades

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