美国詹姆斯·韦布空间望远镜首次捕捉到海王星极光图像

【文/观察者网 陈思佳】当地时间3月26日，美国国家航空航天局（NASA）发表声明称，美国詹姆斯·韦布空间望远镜首次拍摄到海王星的极光活动。过去几十年里，天文学家已发现海王星上存在极光活动的迹象，但这是研究人员首次直接捕捉到海王星极光的图像。

声明称，在2023年6月，NASA研究人员使用韦布望远镜的近红外光谱仪拍摄到了海王星的极光。哈勃望远镜拍摄的海王星彩色图像与韦布望远镜近红外光谱仪的数据叠加后，可以看到代表海王星上极光活动的青色光斑。

根据韦布望远镜的观测数据，研究人员在海王星的电离层中观测到了三氢阳离子（H3+），它可以在极光中产生。美国大学天文研究协会副主席海迪·哈梅尔（Heidi Hammel）解释说，H3+一直是木星、土星和天王星等气态巨行星上存在极光活动的明确标志。

哈梅尔表示：“我们预计在海王星上也能看到同样的情况，因为我们已使用最好的地面设施研究了这颗行星。直到有了韦布望远镜这样的设备，我们才最终得到确认。”

左图为哈勃望远镜拍摄的海王星，右图为叠加了韦布望远镜观测数据的极光图像 NASA

天文学家此前已成功在木星、土星和天王星上探测到极光，却始终无法确认到海王星的极光活动。NASA称，美国“旅行者2号”探测器1989年飞掠海王星期间，曾在紫外线波段探测到极光活动的迹象，但研究人员一直没能对海王星的极光进行成像和确认。

研究参与者、英国诺森比亚大学的亨里克·梅林（Henrik Melin）表示：“事实证明，只有使用韦布望远镜的近红外仪器，才能对海王星的极光活动进行成像。我们不仅看到了极光，而且细节和清晰度令我感到震惊。”

美国《纽约时报》指出，每个星球产生极光的方式有所不同，但基本原理是一致的：来自宇宙的高能粒子与大气中的分子和原子碰撞，就会产生极光。不过，极光并不总是在可见光波段上发光，例如土星的极光主要发出紫外线，这需要使用适当的仪器进行观测。

海王星的极光与人们常见的极光不同，不局限于这颗星球的南北两极。NASA表示，海王星有着特殊的磁场分布，磁轴与自转轴倾斜约47度，因此海王星的极光远离其南北两极，主要分布在行星的中纬度地区。

韦布望远镜的观测结果还显示，与1989年美国“旅行者2号”探测器飞越海王星时相比，海王星高层大气的温度已大幅下降。梅林说：“我们很惊讶，海王星高层大气的温度降低了好几百度。事实上，2023年的温度约为1989年的一半多。”

NASA指出，更低的大气温度将导致极光的亮度降低，这可能是天文学家一直没能发现海王星极光的原因之一，因为天文学家一直按照“旅行者2号”记录的数据预测海王星的极光强度。这一发现还表明，尽管海王星与太阳的距离是地日距离的30倍以上，大气这一区域依然会发生显著变化。

这项研究已于当地时间3月26日发表在期刊《自然-天文学》上。

NASA称，基于对海王星极光的新发现，天文学家希望利用韦布望远镜在一个完整的太阳周期内研究海王星，以深入研究这颗行星的奇特磁场。

海王星是太阳系八大行星中距离太阳最远的行星，也是唯一通过数学预测发现的行星。这颗冰巨星与太阳的平均距离约为45亿公里（约30天文单位），自转周期约16小时，公转周期约为165个地球年。迄今为止，只有美国“旅行者2号”探测器曾在1989年飞掠过海王星。

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