Scienze e ricerca

I veri colori di Nettuno e Urano

Nuove immagini rivelano come appaiono realmente i due pianeti

[5 Gennaio 2024]

Finora si credeva che Nettuno fosse di un blu intenso e  Urano verdolino, ma il nuovo studio pubblicato su Monthly Notice of the Royal Astronomical Society ha rivelato che i pianeti ghiacciati  hanno in realtà un colore molto più simile tra loro di quanto si pensi.  Il team di ricercatori, guidato da Patrick Irwin del Dipartimento di Fisica dell’università di Oxford, ha scoperto che «Entrambi i pianeti hanno in realtà una tonalità simile di blu verdastro, nonostante la convinzione comune che Nettuno sia di un azzurro profondo e Urano abbia un aspetto ciano pallido».

Gli astronomi sanno da tempo che la maggior parte delle immagini moderne dei due pianeti non riflettono accuratamente i loro veri colori e spiegano che «L’equivoco è nato perché le foto scattate ad entrambi i pianeti durante il XX secolo – inclusa la missione Voyager 2 della NASA, l’unico veicolo spaziale a sorvolare questi mondi – hanno registrato immagini in colori separati. Le immagini monocromatiche furono successivamente ricombinate per creare immagini a colori compositi, che non sempre erano accuratamente bilanciate per ottenere un’immagine a colori “veri” e – in particolare nel caso di Nettuno – erano spesso rese “troppo blu”. Inoltre, le prime immagini di Nettuno ottenute dalla Voyager 2 sono state fortemente migliorate dal contrasto per rivelare meglio le nuvole, le bande e i venti che hanno modellato a nostra prospettiva moderna di Nettuno».

Irwin sottolinea che «Sebbene le familiari immagini di Urano della Voyager 2 siano state pubblicate in una forma più vicina al colore “vero”, quelle di Nettuno sono state, in effetti, migliorate, e quindi rese artificialmente troppo blu. Anche se il colore saturo artificialmente era noto all’epoca tra gli scienziati planetari – e le immagini furono pubblicate con didascalie che lo spiegavano – quella distinzione si era persa nel tempo. Applicando il nostro modello ai dati originali, siamo stati in grado di ricostituire la rappresentazione più accurata finora del colore sia di Nettuno che di Urano».

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno utilizzato i dati dello Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) del telescopio spaziale Hubble e del Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) sul Very Large Telescope dell’Osservatorio europeo meridionale. In entrambi gli strumenti, ogni pixel è uno spettro continuo di colori. Questo significa che le osservazioni STIS e MUSE possono essere elaborate in modo inequivocabile per determinare il vero colore apparente di Urano e Nettuno.

I ricercatori hanno utilizzato questi dati per riequilibrare le immagini a colori composite registrate da Voyager 2 e anche dalla Wide Field Camera 3 (WFC3) del telescopio spaziale Hubble e questo ha rivelato che «Urano e Nettuno sono in realtà una tonalità di blu verdastro piuttosto simile. La differenza principale è che Nettuno ha un leggero accenno di blu aggiuntivo, che il modello rivela essere dovuto a uno strato di foschia più sottile su quel pianeta».

Lo studio fornisce anche una risposta al mistero di lunga data del perché il colore di Urano cambia leggermente durante la sua orbita di 84 anni attorno al Sole. Gli autori sono giunti alla loro conclusione dopo aver prima confrontato le immagini del gigante di ghiaccio con le misurazioni della sua luminosità, registrate dall’Osservatorio Lowell in Arizona dal 1950 al 2016 alle lunghezze d’onda blu e verdi. Queste misurazioni hanno mostrato che «Urano appare un po’ più verde durante i suoi solstizi (cioè estate e inverno), quando uno dei poli del pianeta è puntato verso la nostra stella. Ma durante gli equinozi – quando il Sole è sopra l’equatore – ha una sfumatura un po’ più blu. Si sapeva che parte della ragione di ciò era dovuta al fatto che Urano ha una rotazione molto insolita. In effetti gira quasi su un fianco durante la sua orbita, il che significa che durante i solstizi del pianeta il suo polo nord o sud punta quasi direttamente verso il Sole e la Terra. Questo è importante perché qualsiasi cambiamento nella riflettività delle regioni polari avrebbe quindi un grande impatto sulla luminosità complessiva di Urano se visto dal nostro pianeta».

Ma agli astronomi era meno chiar o come o perché questa riflettività differisce e questo ha portato i ricercatori a sviluppare un modello che confrontasse gli spettri delle regioni polari di Urano con le sue regioni equatoriali, scoprendo così che «Le regioni polari sono più riflettenti alle lunghezze d’onda del verde e del rosso che a quelle del blu, in parte perché il metano, che assorbe il rosso, è circa la metà più abbondante vicino ai poli rispetto all’equatore».

Tuttavia, questo non è stato sufficiente per spiegare completamente il cambiamento di colore, quindi i ricercatori hanno aggiunto una nuova variabile al modello: un “cappuccio” di foschia ghiacciata che si ispessisce gradualmente, precedentemente osservato durante l’estate, il polo illuminato dal sole quando il pianeta passa dall’equinozio al solstizio. Gli astronomi ritengono che «Sia probabilmente costituito da particelle di ghiaccio di metano. Quando simulate nel modello, le particelle di ghiaccio aumentavano ulteriormente la riflessione alle lunghezze d’onda verde e rossa ai poli, fornendo una spiegazione del motivo per cui Urano è più verde al solstizio».

Irwin conferma: «Questo è il primo studio che abbina un modello quantitativo ai dati di imaging per spiegare perché il colore di Urano cambia durante la sua orbita. In questo modo, abbiamo dimostrato che Urano è più verde al solstizio perché le regioni polari hanno una ridotta abbondanza di metano ma anche un maggiore spessore di particelle di ghiaccio di metano che si disperdono in modo brillante».

Heidi Hammel, dell’ Association of Universities for Research in Astronomy (AURA), che ha passato decenni a studiare Nettuno e Urano ma non è stata coinvolta nel nuovo studio, ha commetato: «L’errata percezione del colore di Nettuno, così come gli insoliti cambiamenti di colore del Urano, ci ha tormentato per decenni. Questo studio completo dovrebbe finalmente porre fine a entrambe le questioni».