شفق نپتون که مدت‌ها از چشم‌ها پنهان بود، سرانجام در تصاویر جدید آشکار شد

در فاصله‌ای دور از خورشید و زمین، سیاره آبی‌رنگ نپتون در نور نزدیک به فروسرخ ثبت شده است، در حالی که ذرات باردار در جو مه‌آلود آن تعامل می‌کنند.

برای نخستین بار، یک شفق در دورترین سیاره شناخته‌شده منظومه شمسی تصویربرداری شده است، و این به لطف حساسیت بالای طیف‌سنج فروسرخ تلسکوپ جیمز وب (JWST) ممکن شده است.

اکنون مجموعه شفق‌های سیاره‌ای کامل شده است. شفق‌ها در تمام سیارات منظومه شمسی مشاهده شده‌اند، نشان می‌دهند که این پدیده نه‌تنها گسترده است، بلکه ویژگی تعامل بین سیارات و خورشید نیز محسوب می‌شود.

neptune hubble jwst — مقایسه داده‌های هابل و جیمز وب. رگه‌های سفید در تصویر هابل، ابرها هستند. (ناسا، ESA، CSA، STScI، هایدی همل/AURA، هنریک ملین/دانشگاه نورثامبریا، لی فلیچر/دانشگاه لستر، استفانی میلام/ناسا-GSFC)

البته، این پدیده بسته به سیاره‌ای که در آن ظاهر می‌شود، بسیار متفاوت به نظر می‌رسد. شفق‌های زمین از همه زیباترند؛ نمایش خیره‌کننده‌ای از رنگ‌ها که آسمان را روشن می‌کند، زمانی که ذرات باد خورشیدی به میدان مغناطیسی زمین برخورد کرده و به لایه‌های بالایی جو فرو می‌ریزند. تعامل این ذرات با مولکول‌های موجود در جو، نورهای رقصان و درخشان را ایجاد می‌کند.

مشتری دارای قوی‌ترین و پرانرژی‌ترین شفق‌های منظومه شمسی است؛ نوارهای درخشانی از نور فرابنفش که همواره در دو قطب آن وجود دارند. در واقع، چهار قمر بزرگ مشتری نیز دارای شفق هستند. زحل، مریخ و حتی زهره نیز شفق‌هایی در محدوده فرابنفش دارند، در حالی که شفق‌های زهره بیشتر به رنگ سبز هستند، شبیه به آنچه در زمین دیده می‌شود.

اما عجیب‌ترین شفق متعلق به عطارد است. از آنجا که این سیاره جو ندارد، شفق‌های آن به‌صورت تابش پرتو ایکس از برخورد ذرات خورشیدی با مواد معدنی سطح سیاره پدیدار می‌شوند.

برای مدتی طولانی مشخص نبود که آیا اورانوس و نپتون، که بسیار از خورشید فاصله دارند، دارای شفق هستند یا نه. اورانوس حدود ۱۹ برابر و نپتون حدود ۳۰ برابر فاصله زمین تا خورشید را دارد.

uranian aurorae body — تصویری از محل ظاهر شدن شفق‌های فروسرخ در اورانوس. محور چرخش اورانوس نسبت به سایر سیاره‌ها به‌صورت افقی کج شده است. (ناسا، ESA و M. Showalter از مؤسسه SETI؛ دانشگاه لستر)

در سال ۱۴۰۲، تحلیلی از داده‌های بایگانی‌شده وجود شفق‌های فروسرخ در استوای اورانوس را تأیید کرد. اکنون، داده‌های تلسکوپ جیمز وب ثابت کرده‌اند که نپتون نیز شفق‌هایی مشابه دارد.

این تلسکوپ طیفی دقیق از جو نپتون به دست آورد و وجود یون سه‌هیدروژنی (H₃⁺) را که به‌شدت با شفق‌ها مرتبط است، آشکار کرد.

با دنبال کردن غلظت این یون در آسمان نپتون، تیمی از اخترشناسان به سرپرستی “هنریک ملین” از دانشگاه نورثامبریا در بریتانیا توانستند نقشه‌ای از محل شفق‌های این سیاره ترسیم کنند.

جالب است که میدان مغناطیسی نپتون باعث شده محل شفق‌های آن با محل شفق‌های زمین متفاوت باشد. در زمین، خطوط میدان مغناطیسی در اطراف قطب‌ها متمرکز می‌شوند و ذرات خورشیدی را به نواحی قطبی هدایت می‌کنند. اما اورانوس و نپتون میدان‌های مغناطیسی نامنظم و به‌هم‌ریخته‌ای دارند. در نپتون، ذرات خورشیدی به جای قطب‌ها، در نزدیکی استوا تخلیه می‌شوند.

naptune jwst — تصاویر تلسکوپ جیمز وب از نپتون که ابرهای این سیاره (بالا) و شفق‌های قطبی آن (پایین) را نشان می‌دهند. (ملین و همکاران، نیچر استرونومی، ۲۰۲۵)

اندازه‌گیری‌های تلسکوپ جیمز وب از دمای این غول یخی دوردست همچنین نشان داد که چرا تا کنون شفق‌های نپتون به‌سختی قابل تشخیص بوده‌اند. داده‌های ثبت‌شده توسط فضاپیمای ویجر ۲ – که تنها فضاپیمای ساخته‌شده توسط بشر است که به نپتون نزدیک شده – دمای این سیاره را بسیار بالاتر از مقداری نشان داده بود که اکنون توسط تلسکوپ جیمز وب اندازه‌گیری شده است. این اختلاف نشان می‌دهد که نپتون از سال ۱۳۶۷ تاکنون به‌طور قابل‌توجهی سردتر شده است.

دمای پایین‌تر به معنای شفق‌های کم‌نورتر است. پیش‌بینی‌های قبلی درباره شفق‌های احتمالی نپتون بر اساس دمایی نادرست انجام شده بودند، به همین دلیل دانشمندان در جست‌وجوی چیزی اشتباه بودند.

این کشف، ابزار جدیدی در اختیار ما می‌گذارد تا نه‌تنها تنوع یک پدیده را در سیارات مختلف منظومه شمسی بررسی کنیم، بلکه به درک بهتر شفق‌ها در سیارات فراخورشیدی نیز کمک می‌کند.

محققان در مقاله خود نوشته‌اند: «از آنجایی که رایج‌ترین نوع سیارات فراخورشیدی، سیاراتی در ابعاد نپتون هستند، و با توجه به اینکه نپتون برخلاف اورانوس دارای فصول شدید نیست، این مشاهدات راهی جدید برای بررسی تعامل جو و مغناطکره در سیاراتی با این اندازه در کهکشان ما فراهم می‌کند.»