ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の新しい画像で海王星のかすかな環が光る

環を持つ惑星といえば、象徴的な氷の渦巻きを持つ土星が思い浮かぶでしょう。しかし、土星は太陽系で宇宙が環を作った唯一の惑星ではありません。実際、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) は、30 年以上ぶりに海王星の環を最も鮮明に捉えました。

「これらのかすかな塵の環を最後に見たのは30年前で、赤外線で見たのは今回が初めてだ」と、ウェッブ研究所の海王星系専門家で学際的科学者のハイジ・ハメル氏はプレスリリースで述べた。

1989年、NASAのボイジャー2号は、80年代後半のフライバイ中に海王星を観測した最初の宇宙船となった。今回、JWSTは、この鮮明な海王星の環の画像を撮影した。環の一部は、30年以上前のこのミッション以来、検出されていなかった。この写真には、明るく狭い環に加えて、海王星のより細かい塵の帯がはっきりと写っている。

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海王星は、その内部の化学組成により氷の巨星です。太陽系のガス巨星（木星や、環で有名な土星）と比較すると、海王星は水素やヘリウムよりも重い元素がはるかに豊富です。

JWST の近赤外線カメラ (NIRCam) は、近赤外線領域と呼ばれる異なる光スペクトルで宇宙物体を観測できる。つまり、NIRCam が撮影した画像では海王星は青く見えない。NASA によると、「惑星のメタンガスは赤色と赤外線を非常に強く吸収するため、高高度の雲がある場所を除いて、惑星はこれらの近赤外線波長では非常に暗い」という。これらのメタン氷雲は明るい筋や斑点として現れ、メタンガスに吸収される前に太陽光を反射する。ハッブル宇宙望遠鏡と WM ケック天文台も、急速に変化するこれらの雲の特徴を記録している。

天文学者たちは、惑星の赤道を周回する細い明るい線は、海王星の風や嵐の原動力となる大気循環があることを示す兆候ではないかと考えている。海王星の赤道では大気が下降して暖まるため、その線は周囲の冷たいガスよりも赤外線の波長で輝いている。

海王星が太陽の周りを一周するのに地球の164年かかるため、その北極は天文学者の視界から外れている。しかし、JWSTの画像はそこに明るさがある可能性を示している。JWSTは海王星の南極に以前から知られている渦を見ることができるが、その渦を囲む高緯度雲の連続帯はこれらの画像で初めて明らかになった。

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JWST は、海王星の 14 の既知の衛星のうち 7 つ (ガラテア、ナイアード、タラッサ、デスピナ、プロテウス、ラリサ、トリトン) の画像も撮影しました。海王星の大きくて「珍しい」衛星トリトンは、この惑星の肖像画の大部分を占めており、回折スパイクのある点を作り出して星のように見えます。トリトンは凝縮した窒素の凍った光沢に覆われており、当たる太陽光の 70% を反射します。この画像では海王星よりもはるかに明るく見えますが、これは、これらの近赤外線波長で見ると、惑星の大気がメタン吸収によって暗くなっているためです。トリトンは海王星を珍しい逆行軌道 (つまり後ろ向き) で周回しているため、天文学者は、この衛星はもともとカイパーベルト天体であり、海王星がその重力を利用して捕獲した可能性があると考えています。来年には、JWST によるトリトンと海王星の両方の研究が予定されています。

1846 年に初めて海王星が発見されて以来、海王星は長きにわたって科学者を魅了してきました。地球と比べると、海王星は太陽から 30 倍も遠くにあります。海王星は太陽系の外側の遠く暗い領域を周回しており、太陽は非常に小さくて暗いため、海王星の真昼は地球の薄暗い夕暮れに似ています。