وجود شفق‌های فروسرخ در اورانوس برای اولین‌بار تأیید شد

دانشمندان در داده‌هایی با نزدیک به ۲۰ سال قدمت، وجود شفق‌های فروسرخ در اورانوس را تأیید کردند که در مناطق شمالی این سیاره می‌درخشند. این کشف می‌تواند پاسخی به برخی معماهای مرتبط با شفق‌های اورانوسی باشد و همچنین نشان دهد چرا این سیاره با وجود فاصله‌ی زیاد از خورشید، گرم‌تر از حد انتظار است.

اما توماس، اخترفیزیکدان دانشگاه لستر بریتانیا به‌نقل از ساینس‌آلرت می‌گوید دمای تمام غول‌های گازی به‌ویژه اورانوس به صدها درجه‌ی سلسیوس بالاتر از پیش‌بینی مدل‌ها می‌رسد و بنابراین پرسشی بزرگ‌ درباره‌ی دمای بیش از انتظار این سیاره‌ها به وجود می‌آید. بر اساس نظریه‌ها شفق‌های پرانرژی می‌توانند عامل این دمای بالا باشند، چرا که گرما را از شفق‌ها به سمت بخش استوای مغناطیسی هدایت می‌کنند.

شفق‌ها زمانی ایجاد می‌شوند که ذرات پرانرژی در راستای خطوط میدان مغناطیسی شتاب بگیرند و با ذرات موجود در جو برهم‌کنش داشته باشند. یونیزاسیون حاصل از این فرآیند به ایجاد نوعی درخشش می‌انجامد. این پدیده با شفق‌های منحصر‌به‌فرد زمین تفاوت دارد و در دنیاهای مختلف می‌تواند ظاهر متفاوتی را به وجود بیاورد.

شفق‌های پایدار و قدرتمند سیاره‌ مشتری در نور فرابنفش می‌درخشند و از این نظر به شفق‌های مریخی شباهت دارند. از طرفی شفق‌های زهره مانند زمین به رنگ سبز ظاهر می‌شوند. عطارد هیچ جوی ندارد و درخشش آن ناشی از تابش فلورسنس پرتو ایکس از مواد معدنی سطحی است.

از سال ۱۹۸۶ درباره‌ی شفق‌های فرابنفش روی سطح اورانوس اطلاع داریم و حتی ممکن است مؤلفه‌های پرتوی ایکسی هم روی سطح این سیاره وجود داشته باشند. دانشمندان از آن زمان تصور می‌کردند اورانوس هم باید مانند مشتری و زحل، شفق‌های فروسرخ داشته باشد، اما با وجود رصدهای مستمر از سال ۱۹۹۲، شواهد محکمی پیدا نکردند.

هرچند کاوش‌های اورانوس متأسفانه اندک و پراکنده بوده است، پژوهشگران فکر می‌کنند بدون آنکه بدانند، تابش شفق‌های فروسرخ این سیاره را شناسایی کرده‌اند. ابزار طیف‌سنج فروسرخ نزدیک در رصدخانه‌ی کک (NIRSPEC) در سال ۲۰۰۶ برای رصدی ۶ ساعته روی اورانوس به کار رفت. در آنجا بود که دانشمندان تصمیم به بررسی دقیق‌تر این سیاره گرفتند.

پژوهشگرها ۲۴۴ تصویر دقیق از اورانوس را ثبت کردند و در این تصاویر به جست‌وجوی علائم ذره‌ای مشخص موسوم به هیدروژن سه اتمی یونیزه (3+H) پرداختند. قدرت درخشش این ذره متناسب با دما تغییر می‌کند و به همین دلیل می‌توان از آن برای اندازه‌گیری داغ بودن یا سرد بودن اجسام استفاده کرد.

بااین‌حال وقتی پژوهشگرها علائمی از H+3 را در داده‌هایشان پیدا کردند، متوجه افزایش چگالی این ذره بدون تغییر دما در جو سیاره شدند. این یافته متناسب با افزایش یونیزاسیون جو فوقانی بود که ستاره‌شناس‌ها از شفق‌های فروسرخ انتظار داشتند؛ بنابراین آن را نشانه‌ای بر کشف شفق‌های فروسرخ در جو اورانوس در نظر گرفتند.

ازآنجاکه شفق‌ها هم به جو و میدان مغناطیسی اورانوس ربط دارند، این کشف اطلاعات جدیدی را به دنبال دارد که می‌تواند به ما در درک بهتر برخی رازهای عجیب‌تر سیاره اورانوس کمک کند. برای مثال میدان مغناطیسی اورانوس یک آشفتگی داغ و نامتقارن است.

از طرفی یافته‌ی جدید شفق‌های فروسرخ می‌تواند به درک بهتر فراوانی دنیاهایی مثل نپتون و اورانوس در سطح وسیع‌تر کهکشانی و ارزیابی زیست‌پذیری آن‌ها کمک کند. بر اساس رصدهای اورانوس، می‌توان درخشش دنیاهای فرازمینی را بررسی و بر این اساس شرایط جوی و مغناطیس‌کره‌ی آن‌ها را ارزیابی کرد.

مقاله‌ی پژوهش اخیر حاصل جمع‌آوری ۳۰ سال رصد شفقی اورانوس است که سرانجام به آشکار شدن شفق‌های فروسرخ انجامید و عصر جدیدی از بررسی‌های شفقی این سیاره را آغاز کرد. نتایج این مطالعه می‌توانند به دانشمان درباره‌ی شفق‌های غول‌های یخی و درک ما از میدان‌های مغناطیسی سیاره‌ای در کل منظومه شمسی، سیاره‌های فراخورشیدی و حتی سیاره‌ی خودمان اضافه کنند.

نتایج پژوهش در مجله‌ی Nature Astronomy منتشر شدند.