Des couchers et levers de soleil spectaculaires suffisent à éblouir la plupart d'entre nous, mais aux astronomes, le crépuscule et l'aube sont une perte de temps d'observation. Ils veulent un ciel vraiment sombre.

Pas Ned Molter, un étudiant diplômé en astronomie de l'UC Berkeley. Il s'est attaché à montrer que certains objets brillants peuvent être étudiés aussi bien au crépuscule, quand d'autres astronomes se tournent les pouces, et a rapidement découvert une nouvelle fonctionnalité sur Neptune :un système de tempête presque de la taille de la Terre.

"Voir une tempête aussi brillante à une latitude aussi basse est extrêmement surprenant, " dit Molter, qui a repéré le complexe orageux près de l'équateur de Neptune lors d'un essai à l'aube de l'observation du crépuscule à l'observatoire W. M. Keck à Maunakea, Hawaii. "Normalement, cette zone est vraiment calme et nous ne voyons que des nuages ​​brillants dans les bandes de latitude moyenne, donc avoir un nuage aussi énorme assis juste à l'équateur est spectaculaire."

Ce système de tempête massive, qui a été trouvé dans une région où aucun nuage brillant n'a jamais été vu auparavant, est d'environ 9, 000 kilomètres de long, ou un tiers de la taille du rayon de Neptune, s'étendant sur au moins 30 degrés de latitude et de longitude. Molter a observé qu'il devenait beaucoup plus lumineux entre le 26 juin et le 2 juillet.

« Historiquement, des nuages ​​très brillants ont parfois été aperçus sur Neptune, mais généralement à des latitudes plus proches des pôles, environ 15 à 60 degrés nord ou sud, " dit Imke de Pater, professeur d'astronomie à l'UC Berkeley et conseiller de Molter. "Jamais auparavant un nuage n'avait été vu à ou si près de l'équateur, personne n'a jamais été aussi brillant."

En premier, de Pater pensait qu'il s'agissait du même complexe de nuages ​​​​du nord vu par le télescope spatial Hubble en 1994, après l'emblématique Great Dark Spot, photographié par Voyager 2 en 1989, avait disparu. Mais de Pater dit que les mesures de sa localité ne correspondent pas, signalant que ce complexe de nuages ​​​​est différent de celui que Hubble a vu pour la première fois il y a plus de deux décennies.

Un énorme, haute pression, le système de vortex sombre ancré profondément dans l'atmosphère de Neptune peut être à l'origine de la couverture nuageuse colossale, dit de Pater. Comme les gaz montent dans un vortex, ils se refroidissent. Lorsque sa température descend en dessous de la température de condensation d'un gaz condensable, ce gaz se condense et forme des nuages, tout comme l'eau sur Terre. Sur Neptune, cependant, des nuages ​​de méthane se forment.

Comme pour toutes les planètes, les vents dans l'atmosphère de Neptune varient considérablement avec la latitude, donc s'il y a un grand système de nuages ​​lumineux qui s'étend sur de nombreuses latitudes, quelque chose doit le tenir ensemble, comme un vortex sombre. Autrement, les nuages ​​se déchirent.

"Ce grand vortex est assis dans une région où l'air, globalement, diminue au lieu d'augmenter, dit de Pater. un vortex de longue durée juste à l'équateur serait difficile à expliquer physiquement."

S'il n'est pas lié à un vortex, le système peut être un énorme nuage convectif, semblables à ceux observés occasionnellement sur d'autres planètes, comme l'énorme tempête sur Saturne qui a été détectée en 2010. Cependant, un tel nuage devrait s'étaler considérablement en une semaine.

"Cela montre qu'il y a des changements extrêmement drastiques dans la dynamique de l'atmosphère de Neptune, et peut-être qu'il s'agit d'un événement météorologique saisonnier qui peut se produire toutes les quelques décennies environ, " dit de Pater.

Une planète venteuse

Neptune est la planète la plus venteuse de notre système solaire, avec les vitesses de vent observées les plus rapides à l'équateur atteignant jusqu'à un violent 1, 000 mph. Pour mettre cela en perspective, un ouragan de catégorie 5 a des vitesses de vent de 156 mph. Neptune tourne autour du soleil tous les 160 ans, et une saison est d'environ 40 ans.

La découverte du mystérieux complexe nuageux équatorial de Neptune a été rendue possible par le nouveau programme de chercheurs invités Keck, lancé cet été, qui donne aux étudiants diplômés et aux chercheurs post-doctoraux une expérience de travail au télescope, tout en contribuant à l'Observatoire Keck et à sa communauté scientifique.

"Ce résultat d'Imke et de son étudiant diplômé de première année, Ned, est un parfait exemple de ce que nous essayons d'accomplir avec le programme Keck Visiting Scholars, " a déclaré Anne Kinney, scientifique en chef à l'observatoire de Keck. "Ned est notre premier chercheur invité, et son travail incroyable témoigne de la valeur de ce programme. C'est juste un succès scandaleux."

Molter est l'un des huit boursiers acceptés dans le programme cette année. Sa mission au cours de son séjour de six semaines à l'Observatoire était de développer une méthode plus efficace pour l'observation du crépuscule, en utilisant du temps qui, autrement, pourrait ne pas être utilisé. La plupart des observateurs de la communauté de l'observatoire Keck scrutent profondément le ciel nocturne et ne peuvent pas observer leurs cibles au crépuscule.

"Ned n'avait jamais observé auparavant, et il est très brillant, alors quand Anne m'a parlé du programme, Je savais qu'il serait l'élève parfait pour ça, " a déclaré de Pater. "Maintenant que nous avons découvert cet intéressant complexe de nuages ​​à Neptune, Ned a un bon départ sur un beau papier pour son doctorat. thèse."

"J'ai adoré être à Keck. Tout le monde était extrêmement sympathique et j'ai eu une tonne d'interaction personnelle avec les astronomes de soutien et les assistants d'observation, " a déclaré Molter. " Pouvoir aller dans les coulisses pour voir comment ils font fonctionner les télescopes et les instruments tous les jours, passer 10 nuits d'observation et d'ingénierie sur les télescopes et monter deux fois au sommet pour voir l'incroyable ingénierie derrière cette gigantesque machine m'a transformé d'étudiant en observateur réel. C'était une opportunité incroyable."

Le programme Keck Visiting Scholars est parrainé par Roy et Frances Simperman, avec des contributions majeures de la Fondation M.R. et Evelyn Hudson, W.M. Fondation Keck, Bord de l'espace, Inc., Thomas McIntyre, et Jeff et Rebecca Steele.

Molter et De Pater continueront d'analyser leurs données et proposeront plus de temps d'observation au crépuscule à l'observatoire de Keck cet automne afin qu'ils puissent en savoir plus sur la nature de cette tempête et avoir une idée de ce qu'elle fera au fil du temps.

Une meilleure compréhension de l'atmosphère de Neptune aidera les astronomes à se faire une idée plus précise de la circulation mondiale de ce géant glacial. Cela est devenu de plus en plus important dans le domaine des exoplanètes, car la majorité des exoplanètes trouvées jusqu'à présent ont presque la taille de Neptune. Alors que les scientifiques peuvent calculer leur taille et leur masse, on ne sait pas grand-chose actuellement sur l'atmosphère des exoplanètes.