A Naprendszer elemei: Neptunusz

Tamás Ferenc: Naprendszer elemei – Neptunusz

A Neptunusz a Naptól számítva a nyolcadik bolygó (jelen pillanatban az utolsó), belülről számítva a negyedik gázóriás. A gázóriások közül ez a legkisebb átmérőjű, de a harmadik legnagyobb tömegű. Kékes színe miatt Neptunuszról, a rómaiak tengeristenéről nevezték el. Jelenleg 14 holdja ismert, köztük a két legnagyobb a Triton és a Nereida. Az alábbi képet a legendás Voyager-2 űrszonda készítette 1989. aug. 20-án a távoli gázóriásról (4,4 millió km távolságból). Jól látható a bolygón lévő Nagy Sötét Folt és a mellette lévő fényesebb részek.

Neptunusz

(Kép eredetije: https://www.nasa.gov/content/25-years-ago-voyager-2-captures-images-of-neptune)

A szikár adatok:

  • Felfedezés: 1846.szept.23.
  • Felfedezők: Urbain Le Verrier, John Couch Adams, Johann Galle
  • Tömeg: 1,02*1026 kg (= 17,15-szöröse a Földének).
  • Egyenlítői sugár: 24 622 km (= 3,9-szerese a Földnek).
  • Térfogat: 6,25*1013 km3 (= 57,74-szerese a Földnek).
  • Átlagos sűrűsége: 1,638 g/cm3.
  • Átlagos távolság a Naptól: 4,5 milliárd km. (= 30,1-szerese a Földének)
  • Összetétele: (főleg) gázok.
  • Felszíni gravitáció: 11,15 m/s2 (földi nyomáson).
  • Keringési idő a Nap körül: 164,79 év.
  • Szökési sebesség: 23,6 km/s.
  • Forgási idő (az ottani egyenlítőnél): kb. 16 óra.
  • Holdja: 14 + gyűrűk.

Galileo Galilei már 1613-ban észlelte a bolygót, de akkor még a Jupiter megfigyelése közben távoli csillagként azonosította. Az 1830-as évektől kezdve többen is említést tettek a bolygóról, de a felfedezése konkrétan az Uránusz pályaháborgásainak számítása után történt 1846.szept.23-án a Berlini Obszervatóriumban. A felfedezéshez vezető számításokat John Couch Adams és Urbain Le Verrier készítette, míg a bolygót magát Johann Galle fedezte fel azon az estén.

A Neptunusz jelenlegi adatai és (számítógépes) látképe:
https://solarsystem.nasa.gov/planets/neptune/overview/

A Neptunusz egy igen hideg, távoli világ. Kb. 30-szor messzebb kering a Naptól, mint a mi Földünk. Csaknem 165 év alatt tesz meg egy teljes kört a Nap körül. Jellemző, hogy 1846-os felfedezése óta csak 2011-ben telt el egy neptunuszi év. Tengelyferdesége 28,32o, ami az ottani évszakok kialakulását eredményezte. De mivel az ottani hőmérséklet 50 K körüli (kb. -223 oC), ezért az ottani nyár is irtózatosan hideg. A Földünkön kb. 900-szor erősebb a napfény, mint a távoli Neptunuszon.

A többi óriásbolygóhoz hasonlóan a Neptunusznak is vannak rétegesen elhelyezkedő felhősávjai. Ezt a Voyager-2 alábbi fotója is alátámasztja. A kép a bolygótól 590ezer km távolságra készült, ráadásul ezek a bolygó valódi színei.

Voyager felhőrétegei

(Kép eredetije: https://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/details.php?id=PIA00063)

A Neptunusz keringési rezonanciában van a Plutó törpebolygóval: amíg a gázóriás háromszor kerüli meg a Napot, addig a Plutó kétszer. Egyes elméleti számítások szerint a Plutó (és kísérő holdacskái) valaha a Neptunusz rendszeréből szakadtak ki.

Az Uránuszhoz hasonlóan a Neptunusznak is kőből és jégből álló magja van, melyet víz, ammónia és jeges metán vesz körül. Ezt követi a hidrogénből, héliumból és metángázból álló atmoszféra, majd legfelül jön a változatos külső felhőréteg. Egyes elméletek szerint forró vízóceán lehet a felhőréteg alatt, ami nem forr el a hatalmas nyomás következtében. Érdekesség, hogy a Neptunusz a legsűrűbb a négy gázóriás közül.

Neptunusz szerkezete

(Kép eredetije: https://www.finallyfastblog.com/11208381/interior-of-neptune-2-solar-system-exploration-nasa/)

A bolygó atmoszférája kb. 80%-ban hidrogént tartalmaz és 19%-ban héliumot, melyek mellett a metán csak nyomokban fordul elő. A bolygómag hőmérséklete a számítások szerint 2-5 ezer fok között lehet, míg a nyomása akár sok milliószorosa is lehet a földinek. Ez kedvezhet a molekulák atomokká szakadásának, illetve a szén gyémánttá alakulásának. Ezek a körülmények és a magban lévő anyagok magyarázatot adhatnak a bolygó szokatlan mágneses terére. A Neptunusz mágneses mezőjének tengelye az Uránuszéhoz hasonlóan nagyon ferde. Ez 47 fokos szöget zár be a forgástengellyel, ráadásul a mágneses tengely maga a bolygó közepétől kb. 13500 km-re halad el. Ez kb. a bolygó sugarának a fele! A bolygó összetett mágneses mezője elég erős (kb. 27-szerese a Földének!) és több forrásból is táplálkozhat. Ráadásul ez a mező a bolygósugár 35-szörösénél is már befogja a napszél részecskéit, így valószínűleg létrehozza az ottani sarki fényt.

Az ottani viharok igen erősek: a számítások szerint a szél erőssége eléri a 600 m/s-ot (kb. 2160 km/h), ami bőven a hangsebesség feletti tartományt jelenti! A különböző szélességi fokokon más gyorsasággal keringenek a felhők, ráadásul az összképbe bezavar a Nagy Sötét Folt, ami egy (ottani mértékkel is) igen erős tornádó lehet. A Neptunusz egyenlítőjénél a metán, az etán és az acetilén gázok 10-100-szor nagyobb sűrűségben fordulnak elő, mint a sarkokon, ami egyfajta áramlást és légköri felemelkedést feltételez. 2007-ben a bolygó déli sarka kb. 10 fokkal melegebb volt, mint az atmoszféra többi része, ami átlagosan 73 K volt (kb. -200 oC). Ez a hőmérséklet-különbség elegendő ahhoz, hogy az amúgy a troposzférában megfagyó metán átáramoljon a pólus közeli régiókba. A Neptunusz dőlése miatt így a Nap felőli oldal világos és metándús, míg a túlsó fele sötét és metánban szegény.

A többi gázóriáshoz hasonlóan a Neptunusz is rendelkezik gyűrűkkel de azok alig láthatóak. A jelenlegi észlelések szerint kb. öt gyűrűje van a bolygónak, melyek közül a Galle nevű csak 15 km széles, míg az Adams a maga 50 km-ével a legvastagabb. Ám ezek a gyűrűk a Szaturnusz díszeivel ellentétben nagyon változatosak és egyenetlenek, mivel csomók, vastagabb és vékonyabb részek egyaránt találhatók bennük. A gyűrűk igen sok port tartalmaznak, ami főleg hátsó megvilágításból teszi azokat láthatóvá. A többi óriásbolygóhoz hasonlóan itt is vannak kisebb-nagyobb terelő holdak a gyűrűk körül, illetve a gyűrűk között. Az alábbi 1989. aug.25-én készült Voyager-2 képen halványan láthatók a gyűrűk és a bolygó legnagyobb holdja, a Triton.

Neptunusz gyűrűi és a Triton

(Kép eredetije: https://apod.nasa.gov/apod/ap140515.html)

A Neptunusznál csak egyetlen földi űreszköz járt, a Voyager-2 még 1989-ben.

A Neptunusznak jelenleg 14 holdja ismert, melyek egy része jó minőségű távcsővel a Földről is látható, de a kisebbek csak az ott készült fotókon észlelhetők. A holdak furcsa elnevezése a görög mitológiában ismert kisebb vízi istenségekből származik. A Triton egy óriási kőhold a maga 2700 km-es átmérőjével, ami az összes hold tömegének 99,5%-át teszi ki. A holdat William Lassel fedezte fel mindössze 17 nappal a bolygó felfedezése után. Pályája egészen egyedülálló módon retrográd, azaz a Naprendszer állandó forgási irányával ellentétes. Ez volt az első ilyen Naprendszerben észlelt fordított keringési irányú hold. Ez valószínűleg onnan eredhet, hogy a Triton máshol alakulhatott ki (pl.: a Kuiper-övben) és a Neptunusz csak később foghatta be. Ezt a befogási elméletet erősíti az is, hogy a Triton pályája nem a Neptunusz egyenlítőjénél van, hanem egy kis szöget zár be vele. Más elméletek szerint a Naprendszer korai időszakában a kék óriás mellett elhaladt egy ismeretlen, nagy tömegű bolygó, amely megfordította a Triton keringési irányát és kiszakította a Plutó-családot. A Triton kőhold a leghidegebb égitest a Naprendszerben, amit valaha megfigyeltek, mivel a felszíni hőmérséklete mindössze 38 K (kb. -235 oC). A Triton a mi Holdunkhoz hasonlóan állandóan csak az egyik oldalát mutatja az anyabolygója felé, de a különös keringési pályája miatt mindenhol éri a napfény. A Triton átmérője 2700 km. A Voyager-2 űrszonda felvételein jól látszanak a Triton felszínén ritkán előforduló becsapódási kráterek, melyek vulkáni síkságokkal és jeges lávafolyamokkal keverednek. A Triton felszínén folyékony állapotban van nagy mennyiségben a nitrogén, amely alapján kőzet- és fémmagot feltételeznek a hold belsejében. A Triton sűrűsége kb. kétszerese a vízének, ami egy elég nagy sűrűség az óriásbolygók egyéb jeges holdjaihoz képest. Csak az Európa és az Io rendelkezik nagyobb sűrűséggel. Ezek alapján a Triton belsejében jóval több jég található, mint a másik két jeges holdban. Az észlelések alapján a Tritonnak ráadásul van egy főleg nitrogénből és egy kevés metánból álló légköre, amelyet időnként a távoli Nap is fűt. Az ott uralkodó hideg ellenére a hold légköre lassan melegszik, de ennek indoka jelenleg nem ismert. Ezen felül a Voyager-2 űrszonda a bolygón észlelt anyagukat kb. 8 km-re fellövő aktív gejzíreket, ami azt mutatja, hogy a hold még mindig geológiailag aktív. A hold elég fényes, mivel a ráeső napfény kb. 70%-át tükrözi vissza. A lenti képet a Voyager-2 űrszonda által 1989-ben készített képekből rakták össze:

Triton hold

(Kép eredetije: https://solarsystem.nasa.gov/moons/neptune-moons/triton/in-depth/)

A második Földről észlelt hold a Nereida, amely szintén különleges pályán halad. Bolygó-távoli pontjában hétszer olyan messze van a Neptunusztól, mint a bolygó-közeliben. A holdat Gerard P. Kuiper fedezte fel 1949.máj.1-én. A Nereida pályája igen nagy, mivel az anyabolygóját csak 360 földi nap alatt kerüli meg. Ez a pálya valószínűleg akkor alakulhatott ilyen különlegesre, amikor az anyabolygó befogta a Triton holdat, de az is elképzelhető, hogy a Nereida is a Naprendszer külső részéről származó befogott elem.

A további, kisebb holdak egy részét a Voyager-2 fényképei alapján azonosították, illetve a Hubble Űrtávcsővel fedezték fel. Ezek többnyire repülő kövek, melyek egy része retrográd irányban kering. Az alábbi képen a Nereida hold látható.

Nereida hold

(Kép eredetije: https://solarstory.net/satellites/neptune)

Az alábbi videón a Neptunusz rendszere látható, melyet a Voyager-2 fotóiból és méréseiből állítottak össze:

Az alábbi festményen egy művészi koncepció látható a Triton hold feletti látószögből látszik maga a hold, a Neptunusz és a távoli Nap.

Neptunusz rajz

(Kép eredetije: http://planetary.s3.amazonaws.com/assets/images/8-neptune/20130719_eso1015a.jpg)

A technológia folyamatos fejlődését bizonyítja az alábbi montázs:

Neptunusz képek fejlődése

Az elsőt még a Voyager-2 űrszonda készítette 1989-ben. Ez a sötétkék bolygót mutatja a fekete háttér előtt. A másodikat a Hubble űrteleszkóp készítette 2021-ben. Ezen a bolygó kicsit homályosabb és világosabb a megszokott fekete háttér előtt. A harmadikat viszont a frissen felbocsájtott James Webb űrteleszkóp készítette 2022-ben. Az infravörös tartományban készített kép jól mutatja a Neptunusz légkörében száguldó viharzónák okozta vékony, ovális gyűrűit, valamint a bolygót körülölelő gyűrűket is.

A Neptunusz anyagában a többi gázóriáshoz képest jóval több a hidrogénnél és a héliumnál nehezebb elem. A bolygó kéknek tűnik a légkörben lévő kis mennyiségű metánrészecskék miatt. A JWST a látható tartomány helyett infravörösben figyelte meg a bolygót, így a planéta nem tűnik olyan kéknek.

A JWST a bolygó jelenleg ismert 14 holdja közül hetet is megörökített. A bolygó óriási holdja, a Triton kifejezetten fényes a legtöbb felvételen. A holdat a kondenzált nitrogén fagyos fénye uralja, amit a holdat érő napfény kb. 70%-át veri vissza. Ráadásul a hold igen szokatlanul kering, mivel retrográd, azaz fordított irányú a keringése. A csillagászok feltételezése szerint a Triton eredetileg a Kuiper-öv egyik objektuma volt, amit a Neptunusz gravitációs úton befogott.

Részletesebb információ: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/new-webb-image-captures-clearest-view-of-neptune-s-rings-in-decades

 

Felhasznált források: