Une mystérieuse tache sombre de Neptune détectée sur Terre pour la première fois

Les grandes taches sont des caractéristiques courantes dans l’atmosphère des planètes géantes, la plus célèbre étant la grande tache rouge de Jupiter. Sur Neptune, une tache sombre a été découverte pour la première fois par Voyager 2 de la NASA en 1989, avant de disparaître quelques années plus tard. “Depuis la première découverte d’une tache sombre, je me suis toujours demandé quelles étaient ces caractéristiques sombres éphémères et insaisissables.“, déclare Patrick Irwin, professeur à l’Université d’Oxford au Royaume-Uni et chercheur principal de l’étude publiée aujourd’hui dans Astronomie naturelle.

Irwin et son équipe ont utilisé les données du VLT de l’ESO pour exclure la possibilité que les taches sombres soient causées par une « éclaircie » dans les nuages. Les nouvelles observations indiquent plutôt que les taches sombres sont probablement le résultat de l’assombrissement des particules d’air dans une couche située sous la principale couche de brume visible, alors que les glaces et les brumes se mélangent dans l’atmosphère de Neptune.

Arriver à cette conclusion n’a pas été une tâche facile, car les taches sombres ne sont pas des caractéristiques permanentes de l’atmosphère de Neptune et les astronomes n’avaient jamais été en mesure de les étudier de manière suffisamment détaillée. L’opportunité s’est présentée après que le télescope spatial Hubble de la NASA/ESA a découvert plusieurs points sombres dans l’atmosphère de Neptune, dont un dans l’hémisphère nord de la planète, remarqué pour la première fois en 2018. Irwin et son équipe se sont immédiatement mis au travail pour l’étudier depuis le sol, avec un instrument qui est parfaitement adapté à ces observations difficiles.

Grâce à l’explorateur spectroscopique multi-unités (MUSE) du VLT, les chercheurs ont pu diviser la lumière solaire réfléchie par Neptune et sa tache en ses couleurs composantes, ou longueurs d’onde, et obtenir un spectre 3D. [1]. Cela signifiait qu’ils pouvaient étudier l’endroit plus en détail qu’auparavant. “Je suis absolument ravi d’avoir pu non seulement détecter pour la première fois une tache sombre depuis le sol, mais aussi d’enregistrer pour la toute première fois un spectre de réflexion d’une telle caractéristique,” dit Irwin.

Étant donné que différentes longueurs d’onde sondent différentes profondeurs dans l’atmosphère de Neptune, disposer d’un spectre a permis aux astronomes de mieux déterminer la hauteur à laquelle se trouve la tache sombre dans l’atmosphère de la planète. Le spectre a également fourni des informations sur la composition chimique des différentes couches de l’atmosphère, ce qui a donné à l’équipe des indices sur la raison pour laquelle la tache semblait sombre.

Les observations ont également offert un résultat surprenant. “Au cours du processus, nous avons découvert un type de nuage rare, profond et brillant qui n’avait jamais été identifié auparavant, même depuis l’espace.“, explique Michael Wong, co-auteur de l’étude et chercheur à l’Université de Californie à Berkeley, aux États-Unis. Ce type de nuage rare apparaît comme une tache lumineuse juste à côté de la tache sombre principale plus grande, les données du VLT montrant que le nouveau “nuage profond et brillant” ” se trouvait au même niveau dans l’atmosphère que la principale tache sombre. Cela signifie qu’il s’agit d’un type de caractéristique complètement nouveau par rapport aux petits nuages ​​” compagnons ” de glace de méthane à haute altitude qui ont été observés précédemment.

Avec l’aide du VLT de l’ESO, il est désormais possible pour les astronomes d’étudier des caractéristiques telles que ces points depuis la Terre. “Il s’agit d’une augmentation étonnante de la capacité de l’humanité à observer le cosmos. Au début, nous ne pouvions détecter ces taches qu’en y envoyant un vaisseau spatial, comme Voyager. Nous avons ensuite acquis la possibilité de les distinguer à distance avec Hubble. Enfin, la technologie a progressé pour permettre cela depuis le sol,” conclut Wong, avant d’ajouter, en plaisantant : “Cela pourrait me mettre au chômage en tant qu’observateur Hubble !“

Note

[1] MUSE est un spectrographe 3D qui permet aux astronomes d’observer l’intégralité d’un objet astronomique, comme Neptune, d’un seul coup. A chaque pixel, l’instrument mesure l’intensité de la lumière en fonction de sa couleur ou de sa longueur d’onde. Les données résultantes forment un ensemble 3D dans lequel chaque pixel de l’image possède un spectre complet de lumière. Au total, MUSE mesure plus de 3 500 couleurs. L’instrument est conçu pour tirer parti de l’optique adaptative, qui corrige les turbulences de l’atmosphère terrestre, ce qui donne des images plus nettes que ce qui serait autrement possible. Sans cette combinaison de caractéristiques, l’étude d’une tache sombre de Neptune depuis le sol n’aurait pas été possible.