06 年 2024 月 XNUMX 日
(Nanowerkニュース) 海王星は豊かな青、天王星は緑であることで親しまれていますが、新しい研究により、この 2 つの氷の巨人は実際には一般に考えられているよりもはるかに近い色であることが明らかになりました。
オックスフォード大学のパトリック・アーウィン教授率いる研究の助けを借りて、惑星の正しい色合いが確認されました。 王立天文学会の毎月の通知 (「天王星の色と大きさの季節サイクルのモデル化と海王星との比較」）。
彼と彼のチームは、海王星は深い紺碧であり、天王星は淡いシアン色の外観をしているという一般に信じられているにもかかわらず、両方の世界が実際には同じような緑がかった青の色合いであることを発見しました。
それぞれ 2 年と 2 年のボイジャー 1986 号フライバイの直後に公開された天王星と海王星のボイジャー 1989 号/ISS 画像と、これらの惑星の真の色の最良の推定値を決定するためにこの研究で個々のフィルター画像を再処理したものと比較しました。 (画像: パトリック・アーウィン、オックスフォード大学)
天文学者たちは、この 2 つの惑星の最新の画像のほとんどがその本当の色を正確に反映していないことを長い間知っていました。
この誤解が生じたのは、20 世紀に両惑星を通過した唯一の探査機である NASA のボイジャー 2 号ミッションによって撮影された画像が、別々の色で記録されていたためです。
単色の画像は後に再結合されて合成カラー画像が作成されましたが、必ずしも「真の」カラー画像を実現するために正確にバランスが取れているわけではなく、特に海王星の場合は「青すぎる」ことがよくありました。
さらに、ボイジャー 2 号からの初期の海王星の画像は、現代の海王星の視点を形作る雲、帯、風をよりよく明らかにするために、コントラストが強く強調されました。
アーウィン教授は、「よく知られたボイジャー2号による天王星の画像は『真』の色に近い形で公開されたが、海王星の画像は実際には引き伸ばされ強化されており、そのため人工的に青くなりすぎた」と述べた。
「人工的に飽和した色は当時惑星科学者の間で知られており、画像にはそれを説明するキャプションが付けられて公開されていたにもかかわらず、時間の経過とともにその区別は失われてしまった。」
「私たちのモデルを元のデータに適用することで、海王星と天王星の両方の色のこれまでで最も正確な表現を再構成することができました。」
新しい研究では、研究者らはハッブル宇宙望遠鏡の宇宙望遠鏡画像分光器（STIS）とヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡のマルチユニット分光探査機（MUSE）からのデータを使用した。 どちらの機器でも、各ピクセルは色の連続スペクトルです。
これは、STIS と MUSE の観測結果を明確に処理して、天王星と海王星の実際の見かけの色を決定できることを意味します。
研究者らはこれらのデータを使用して、ボイジャー 2 号カメラとハッブル宇宙望遠鏡の広視野カメラ 3 (WFC3) によって記録された合成カラー画像のバランスを再調整しました。
これにより、天王星と海王星は実際にはかなり似た緑がかった青の色合いであることが明らかになりました。 主な違いは、海王星には追加の青のヒントがわずかに含まれていることです。これは、海王星の霞の層が薄いためであることがモデルで明らかになりました。
この研究はまた、なぜ天王星の色が太陽の84年の公転中にわずかに変化するのかという長年の謎に対する答えも提供する。
著者らは、最初に氷の巨人の画像と、アリゾナ州のローウェル天文台によって青と緑の波長で1950年から2016年に記録された明るさの測定値を比較した後、結論に達した。
これらの測定により、天王星は夏至では少し緑色に見えることがわかりました（つまり、 夏と冬）、惑星の極の1つが私たちの星に向いているとき。 しかし、春分時、つまり太陽が赤道の上にあるとき、太陽はやや青みを帯びます。
この理由の一部は、天王星が非常に珍しい回転をしているためであることが知られています。
軌道中は実質的にほぼ横向きに回転します。これは、この惑星の夏至の間、その北極または南極のどちらかが太陽と地球の方向をほぼまっすぐに指すことを意味します。
著者らによれば、極地域の反射率に何らかの変化があれば、地球から見たときの天王星の全体的な明るさに大きな影響を与えるため、これは重要だという。
天文学者たちは、この反射率がどのように、またなぜ異なるのかについてあまり明確にしていませんでした。
これにより研究者らは、天王星の極地域と赤道地域のスペクトルを比較するモデルを開発しました。
その結果、極地では青の波長よりも緑と赤の波長の方が反射率が高いことが判明した。その理由の一部は、赤を吸収するメタンが極近くで赤道よりも約半分豊富に存在するためである。
しかし、これは色の変化を完全に説明するには十分ではなかったため、研究者らは、夏の間、太陽に照らされた極を惑星として以前に観察した、徐々に濃くなる氷のようなもやの「フード」の形でモデルに新しい変数を追加しました。春分から夏至に移ります。
天文学者らは、これはメタン氷の粒子で構成されている可能性が高いと考えている。
モデルでシミュレーションすると、氷の粒子が極での緑と赤の波長での反射をさらに増加させ、なぜ夏至で天王星が緑色であるかについての説明を提供しました。
アーウィン教授は、「これは、天王星の色が軌道中に変化する理由を説明するために、定量的モデルと画像データを照合した最初の研究である」と述べた。
「このようにして、極域ではメタンの存在量が減少しているだけでなく、明るく散乱するメタン氷の粒子の厚さが増加しているため、夏至の天王星はより緑色であることが証明されました。」
天文学研究大学協会（AURA）のハイジ・ハンメル博士は、海王星と天王星の研究に何十年も費やしてきたが、その研究には関与していなかったが、次のように述べた。天王星、何十年も私たちを悩ませてきました。 この包括的な研究により、最終的に両方の問題が解決されるはずです。」
巨大な氷の天王星と海王星は、1980 年代のボイジャーの遺産を基礎にして、将来のロボット探検家にとって魅力的な目的地であり続けています。
レスター大学の惑星科学者であり、この新しい研究の共著者であるリー・フレッチャー教授は、次のように述べている。今後数十年間、宇宙機関にとっての優先事項です。」
しかし、天王星の周りを周回する長命の惑星探査者でも、天王星の 1 年間の短いスナップショットしか撮影できません。
それぞれ 2 年と 2 年のボイジャー 1986 号フライバイの直後に公開された天王星と海王星のボイジャー 1989 号/ISS 画像と、これらの惑星の真の色の最良の推定値を決定するためにこの研究で個々のフィルター画像を再処理したものと比較しました。 (画像: パトリック・アーウィン、オックスフォード大学)
天文学者たちは、この 2 つの惑星の最新の画像のほとんどがその本当の色を正確に反映していないことを長い間知っていました。
この誤解が生じたのは、20 世紀に両惑星を通過した唯一の探査機である NASA のボイジャー 2 号ミッションによって撮影された画像が、別々の色で記録されていたためです。
単色の画像は後に再結合されて合成カラー画像が作成されましたが、必ずしも「真の」カラー画像を実現するために正確にバランスが取れているわけではなく、特に海王星の場合は「青すぎる」ことがよくありました。
さらに、ボイジャー 2 号からの初期の海王星の画像は、現代の海王星の視点を形作る雲、帯、風をよりよく明らかにするために、コントラストが強く強調されました。
アーウィン教授は、「よく知られたボイジャー2号による天王星の画像は『真』の色に近い形で公開されたが、海王星の画像は実際には引き伸ばされ強化されており、そのため人工的に青くなりすぎた」と述べた。
「人工的に飽和した色は当時惑星科学者の間で知られており、画像にはそれを説明するキャプションが付けられて公開されていたにもかかわらず、時間の経過とともにその区別は失われてしまった。」
「私たちのモデルを元のデータに適用することで、海王星と天王星の両方の色のこれまでで最も正確な表現を再構成することができました。」
新しい研究では、研究者らはハッブル宇宙望遠鏡の宇宙望遠鏡画像分光器（STIS）とヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡のマルチユニット分光探査機（MUSE）からのデータを使用した。 どちらの機器でも、各ピクセルは色の連続スペクトルです。
これは、STIS と MUSE の観測結果を明確に処理して、天王星と海王星の実際の見かけの色を決定できることを意味します。
研究者らはこれらのデータを使用して、ボイジャー 2 号カメラとハッブル宇宙望遠鏡の広視野カメラ 3 (WFC3) によって記録された合成カラー画像のバランスを再調整しました。
これにより、天王星と海王星は実際にはかなり似た緑がかった青の色合いであることが明らかになりました。 主な違いは、海王星には追加の青のヒントがわずかに含まれていることです。これは、海王星の霞の層が薄いためであることがモデルで明らかになりました。
この研究はまた、なぜ天王星の色が太陽の84年の公転中にわずかに変化するのかという長年の謎に対する答えも提供する。
著者らは、最初に氷の巨人の画像と、アリゾナ州のローウェル天文台によって青と緑の波長で1950年から2016年に記録された明るさの測定値を比較した後、結論に達した。
これらの測定により、天王星は夏至では少し緑色に見えることがわかりました（つまり、 夏と冬）、惑星の極の1つが私たちの星に向いているとき。 しかし、春分時、つまり太陽が赤道の上にあるとき、太陽はやや青みを帯びます。
この理由の一部は、天王星が非常に珍しい回転をしているためであることが知られています。
軌道中は実質的にほぼ横向きに回転します。これは、この惑星の夏至の間、その北極または南極のどちらかが太陽と地球の方向をほぼまっすぐに指すことを意味します。
著者らによれば、極地域の反射率に何らかの変化があれば、地球から見たときの天王星の全体的な明るさに大きな影響を与えるため、これは重要だという。
天文学者たちは、この反射率がどのように、またなぜ異なるのかについてあまり明確にしていませんでした。
これにより研究者らは、天王星の極地域と赤道地域のスペクトルを比較するモデルを開発しました。
その結果、極地では青の波長よりも緑と赤の波長の方が反射率が高いことが判明した。その理由の一部は、赤を吸収するメタンが極近くで赤道よりも約半分豊富に存在するためである。
しかし、これは色の変化を完全に説明するには十分ではなかったため、研究者らは、夏の間、太陽に照らされた極を惑星として以前に観察した、徐々に濃くなる氷のようなもやの「フード」の形でモデルに新しい変数を追加しました。春分から夏至に移ります。
天文学者らは、これはメタン氷の粒子で構成されている可能性が高いと考えている。
モデルでシミュレーションすると、氷の粒子が極での緑と赤の波長での反射をさらに増加させ、なぜ夏至で天王星が緑色であるかについての説明を提供しました。
アーウィン教授は、「これは、天王星の色が軌道中に変化する理由を説明するために、定量的モデルと画像データを照合した最初の研究である」と述べた。
「このようにして、極域ではメタンの存在量が減少しているだけでなく、明るく散乱するメタン氷の粒子の厚さが増加しているため、夏至の天王星はより緑色であることが証明されました。」
天文学研究大学協会（AURA）のハイジ・ハンメル博士は、海王星と天王星の研究に何十年も費やしてきたが、その研究には関与していなかったが、次のように述べた。天王星、何十年も私たちを悩ませてきました。 この包括的な研究により、最終的に両方の問題が解決されるはずです。」
巨大な氷の天王星と海王星は、1980 年代のボイジャーの遺産を基礎にして、将来のロボット探検家にとって魅力的な目的地であり続けています。
レスター大学の惑星科学者であり、この新しい研究の共著者であるリー・フレッチャー教授は、次のように述べている。今後数十年間、宇宙機関にとっての優先事項です。」
しかし、天王星の周りを周回する長命の惑星探査者でも、天王星の 1 年間の短いスナップショットしか撮影できません。
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- 情報源： https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=64356.php
