Le nuove osservazioni del James Webb Space Telescope rivelano dettagli inediti sull’atmosfera di Urano, offrendo importanti prospettive sulla sua composizione, dinamica e struttura climatica
Per la prima volta, un team internazionale di astronomi ha caratterizzato in modo sistematico la struttura verticale dell’alta atmosfera di Urano, analizzando la variazione della temperatura e della densità delle particelle cariche in funzione dell’altitudine. Le osservazioni sono state condotte mediante lo spettrografo nel vicino infrarosso (NIRSpec) a bordo del James Webb Space Telescope, che ha monitorato il pianeta per un intervallo temporale corrispondente a quasi un’intera rotazione.
L’analisi spettroscopica ha consentito di rilevare l’emissione debole associata a specie molecolari presenti negli strati atmosferici superiori, ben al di sopra della copertura nuvolosa. I risultati ottenuti forniscono nuovi vincoli osservativi sui processi fisici responsabili del trasporto e della distribuzione dell’energia nell’alta atmosfera dei pianeti giganti ghiacciati, contribuendo a migliorare i modelli teorici della loro dinamica termo-strutturale.
L’atmosfera di Urano
Guidato da Paola Tiranti della Northumbria University, lo studio ha caratterizzato in modo sistematico la distribuzione tridimensionale della temperatura e della densità ionica nell’alta atmosfera di Urano, estendendosi fino a circa 5000 km al di sopra delle nubi. Questa regione, identificata come ionosfera, è sede di processi di ionizzazione atmosferica e di intensa interazione con il campo magnetico planetario.
I risultati forniscono la descrizione più dettagliata finora disponibile dei processi di formazione delle aurore su Urano, evidenziando il ruolo della peculiare inclinazione del suo campo magnetico e documentando un raffreddamento progressivo dell’atmosfera superiore negli ultimi tre decenni. Le misurazioni indicano che la temperatura presenta un massimo tra 3000 e 4000 km di altitudine, mentre la densità ionica raggiunge valori massimi intorno ai 1000 km. Sono inoltre state osservate variazioni longitudinali significative, attribuibili alla complessa geometria del campo magnetico.
Secondo Tiranti, l’elevata sensibilità del James Webb Space Telescope ha reso possibile, per la prima volta, la ricostruzione tridimensionale dell’alta atmosfera di Urano, consentendo di tracciare i flussi di energia verso gli strati superiori e di quantificare l’influenza del campo magnetico fortemente disallineato.
Il raffreddamento dell’atmosfera di Urano
Le osservazioni effettuate dal James Webb Space Telescope indicano che l’alta atmosfera di Urano continua a mostrare un trend di raffreddamento, coerente con quanto rilevato a partire dai primi anni Novanta. Il team di ricerca ha stimato una temperatura media di circa 426 K (≈150 °C), valore inferiore rispetto a quelli precedentemente ottenuti mediante osservazioni da telescopi terrestri e missioni spaziali.
Sono state inoltre identificate due bande aurorali ad alta intensità in prossimità dei poli magnetici del pianeta. Tra tali bande è stata osservata una marcata diminuzione della densità di emissione e della concentrazione ionica, una struttura verosimilmente associata a variazioni nella topologia delle linee di campo magnetico. Fenomeni analoghi sono stati documentati anche su Giove, dove la configurazione del campo magnetico regola la dinamica delle particelle cariche nell’alta atmosfera.
Magnetosfera di Urano
La magnetosfera di Urano presenta caratteristiche peculiari nel contesto del Sistema Solare: essa risulta significativamente inclinata e decentrata rispetto all’asse di rotazione del pianeta, determinando una morfologia aurorale altamente variabile e complessa. Le osservazioni di Webb evidenziano come tali effetti si estendano in profondità negli strati atmosferici superiori. L’analisi della struttura verticale dell’atmosfera uraniana fornisce nuovi vincoli sul bilancio energetico dei giganti ghiacciati, rappresentando un avanzamento rilevante per la caratterizzazione dei pianeti giganti extrasolari.
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