L’equivoco è nato perché le immagini di entrambi i pianeti, catturate durante il 20° secolo, incluse quelle della Voyager 2 della NASA, sono in realtà composizioni a colori ottenute sovrapponendo filtri separati.

Secondo la nuova ricerca, pubblicata nel Monthly Notice della Royal Astronomical Society e guidata da Patrick Irwin del Dipartimento di Fisica dell’Università di Oxford, gli scatti monocromatici combinati insieme e bilanciati per ottenere il "colore reale" di Nettuno sono state rese “troppo blu”. Inoltre, le prime immagini del pianeta ottenute dalla Voyager 2 sono state fortemente migliorate nel contrasto per tirar fuori meglio i dettagli atmosferici, come le nuvole, le bande di tonalità diverse e i venti.

“Anche se il colore artificialmente saturo [di Nettuno] era noto all’epoca tra gli scienziati planetari – e le immagini furono pubblicate con didascalie che lo spiegavano – quella distinzione si è 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’, ha spiegato Irwin.


Ricostruzione

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. Ciò significa che le osservazioni STIS e MUSE possono essere elaborate in modo inequivocabile per determinare il vero colore apparente di Urano e Nettuno. Quindi, queste informazioni sono state utilizzare per riequilibrare le immagini a colori composite registrate dalla fotocamera Voyager 2 e anche dalla Wide Field Camera 3 (WFC3) del telescopio spaziale Hubble.

I risultati hanno mostrato 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 sul pianeta.

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Urano visto dall'HST/WFC3 dal 2015 al 2022. Durante questa sequenza il polo nord, che ha un colore verde più chiaro, oscilla verso il Sole e la Terra. In queste immagini sono segnati l'equatore e le linee di latitudine a 35N e 35S. Crediti: Patrick Irwin


Altro mistero risolto

La ricerca fornisce anche una risposta al mistero di lunga data del perché il colore di Urano cambia leggermente durante la sua orbita attorno al Sole, che dura 84 anni.

In pratica, il gigante di ghiaccio 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.

In parte, ciò è dovuto 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 il suo polo nord o sud punta quasi direttamente verso il Sole e la Terra. Per cui, qualsiasi cambiamento nella riflettività delle regioni polari potrebbe avere un grande impatto sulla luminosità complessiva di Urano se visto dal nostro punto di vista. Tuttavia, finora non era chiaro come e perché differisce la riflettività.

Dopo aver 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, gli autori hanno sviluppato un modello che confrontasse gli spettri delle regioni polari di Urano con le sue regioni equatoriali. Quindi, si è scoperto 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. Ma, questo non era sufficiente per spiegare completamente il cambiamento di colore. Quindi i ricercatori hanno aggiunto una nuova variabile al modello: un “cappuccio” di foschia costituito da particelle di ghiaccio di metano e precedentemente osservato durante l’estate, sul polo illuminato dal Sole quando il pianeta passa dall'equinozio al solstizio. Con il modello è stato chiaro che le particelle ghiacciate aumentano ulteriormente la riflessione alle lunghezze d’onda verde e rossa ai poli, spiegando perché Urano è più verde al solstizio.

Il professor Irwin ha dichiarato: “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”.

La dottoressa Heidi Hammel, dell'Association of Universities for Research in Astronomy (AURA), che ha trascorso decenni a studiare Nettuno e Urano ma non è stata coinvolta nello studio, ha dichiarato: "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”.