Найбільш невловиме планетарне полярне сяйво в Сонячній системі нарешті було показано у всій своїй ніжно сяючій красі. Небесно-блакитна планета Нептун, розташована далеко від Сонця та Землі, була сфотографована як мерехтить у ближньому інфрачервоному світлі під час взаємодії частинок у її туманній атмосфері. Завдяки чутливості потужного спектрометра ближнього інфрачервоного діапазону JWST це перше зображення полярного сяйва на найвіддаленішій відомій планеті Сонячної системи.
Нарешті набір завершено. Полярне сяйво було помічено на кожній планеті Сонячної системи, показуючи, що це явище не просто широко поширене, а є особливістю взаємодії між планетами та Сонцем.
Проте це явище виглядає дуже по-різному залежно від світу, в якому воно з’являється. Полярні сяйва на Землі – це найдивовижніші полярні сяйва, набір кольорів, які освітлюють небо, коли частинки сонячного вітру врізаються в магнітне поле Землі, де вони дощем потрапляють у верхні шари атмосфери. Взаємодія між цими вхідними частинками та постійними частинками атмосфери викликає танцюючі сяючі вогні.
Юпітер має найпотужніші, енергійні полярні сяйва в Сонячній системі, постійні шапки яскравого ультрафіолетового світла. Насправді чотири його найбільші супутники також мають полярні сяйва. Сатурн також має ультрафіолетове полярне сяйво, як і Марс. На Венері є зелені полярні сяйва, дуже схожі на ті, що спостерігаються на Землі.
Аврора Меркурія, мабуть, найдивніша; оскільки воно не має атмосфери, полярне сяйво проявляється як рентгенівська флуоресценція від взаємодії між сонячними частинками та мінералами на поверхні. Довгий час було незрозуміло, яка полярна активність, якщо така є, може бути присутня на Урані та Нептуні, так далеко від Сонця: орбіта Урана приблизно в 19 разів перевищує відстань між Сонцем і Землею, а Нептун приблизно в 30 разів.
У 2023 році аналіз архівних даних підтвердив наявність інфрачервоних полярних сяйв на екваторі Урану. Тепер дані JWST довели існування подібних полярних сяйв на Нептуні. У 2023 році космічний телескоп отримав детальний спектр атмосфери Нептуна, виявивши явну присутність катіону тригідрогену (H3+) – позитивно зарядженої форми тригідрогену, пов’язаної з полярними сяйвами. Відстежуючи концентрацію H3+ в небі Нептуна, команда астрономів під керівництвом Хенріка Меліна з Університету Нортумбрії у Великій Британії змогла нанести на карту розташування полярних сяйв планети.
Цікаво, що особливість магнітного поля Нептуна означала, що його полярні сяйва не були там, де вони з’явилися б тут, на Землі. Лінії магнітного поля нашої планети сходяться навколо полюсів; коли сонячні частинки викидаються в атмосферу, високі широти є центром викиду. Нептун і Уран мають дуже безладні, односторонні магнітні поля. На Нептуні точка скидання сонячних частинок знаходиться біля екватора планети, а не біля полюсів.
Вимірювання JWST температури далекого крижаного гіганта також показало, чому нам було так важко виявити полярні сяйва Нептуна. Температури Нептуна, зафіксовані вимірюваннями «Вояджера-2» — єдиного створеного людиною космічного корабля, який коли-небудь наближався до планети, — були набагато вищими, ніж зафіксовані JWST, що свідчить про те, що планета значно охолола з 1989 року.
Нижчі температури означають слабкіші полярні сяйва. Попередні прогнози щодо можливих полярних сяйв на Нептуні ґрунтувалися на неточних температурах, тому вчені шукали неправильну річ. Це відкриття дає нам новий інструмент для інтерпретації не лише різноманіття, яке може демонструвати одне явище в дуже різних світах тут, у Сонячній системі, але й інших світів, що обертаються навколо чужорідних зірок.
«Оскільки найбільш часто виявлений тип екстрасонячної планети має розмір Нептуна, і оскільки Нептун не має екстремальних сезонів Урана, — пишуть дослідники у своїй статті, — ці спостереження забезпечують нову діагностику для дослідження взаємодії атмосфера-магнітосфера у світах, які найчастіше зустрічаються за розміром у нашій галактиці». Дослідження опубліковано в Nature Astronomy.