Per la prima volta, un team internazionale di astronomi ha mappato la struttura verticale dell’atmosfera superiore di Urano, scoprendo come la temperatura e le particelle cariche variano con l’altezza sul pianeta. Utilizzando lo strumento NIRSpec di Webb, il team ha osservato Urano per quasi una rotazione completa, rilevando il debole bagliore delle molecole in alto sopra le nubi. Questi dati unici forniscono il ritratto più dettagliato mai realizzato di dove si formano le aurore del pianeta, di come sono influenzate dal suo campo magnetico insolitamente inclinato e di come l’atmosfera di Urano abbia continuato a raffreddarsi negli ultimi tre decenni. I risultati offrono una nuova finestra su come i pianeti giganti ghiacciati distribuiscono l’energia nei loro strati superiori.
Guidato da Paola Tiranti della Northumbria University nel Regno Unito, lo studio ha mappato la temperatura e la densità degli ioni nell’atmosfera che si estende fino a 5.000 chilometri sopra la sommità delle nubi di Urano, una regione chiamata ionosfera dove l’atmosfera si ionizza e interagisce fortemente con il campo magnetico del pianeta. Le misurazioni mostrano che le temperature raggiungono il picco tra i 3.000 e i 4.000 chilometri, mentre la densità degli ioni raggiunge il massimo intorno ai 1.000 chilometri, rivelando chiare variazioni longitudinali legate alla complessa geometria del campo magnetico.
“Questa è la prima volta che siamo riusciti a vedere l’atmosfera superiore di Urano in tre dimensioni”, ha detto Tiranti. “Con la sensibilità di Webb, possiamo tracciare come l’energia si muove verso l’alto attraverso l’atmosfera del pianeta e persino vedere l’influenza del suo campo magnetico sbilanciato”.
I dati di Webb confermano che l’atmosfera superiore di Urano si sta ancora raffreddando, prolungando una tendenza iniziata all’inizio degli anni ’90. Il team ha misurato una temperatura media di circa 426 kelvin (circa 150 gradi Celsius), inferiore ai valori registrati dai telescopi terrestri o dalle precedenti sonde spaziali.
Due bande aurorali luminose sono state rilevate vicino ai poli magnetici di Urano, insieme a un netto impoverimento delle emissioni e della densità degli ioni in parte della regione tra le due bande (una caratteristica probabilmente collegata alle transizioni nelle linee del campo magnetico). Regioni oscurate simili sono state osservate su Giove, dove la geometria del campo magnetico controlla il modo in cui le particelle cariche si propagano attraverso l’atmosfera superiore.
“La magnetosfera di Urano è una delle più strane del Sistema Solare”, ha aggiunto Tiranti. “È inclinata e disassata rispetto all’asse di rotazione del pianeta, il che significa che le sue aurore spaziano sulla superficie in modi complessi. Webb ci ha ora mostrato quanto profondamente questi effetti si estendano nell’atmosfera. Rivelando la struttura verticale di Urano in modo così dettagliato, Webb ci sta aiutando a comprendere il bilancio energetico dei giganti di ghiaccio. Questo è un passo cruciale verso la caratterizzazione dei pianeti giganti oltre il nostro Sistema Solare”.
Lo studio si basa sui dati del programma JWST General Observer 5073 (PI: H. Melin della Northumbria University nel Regno Unito), che ha utilizzato l’Integral Field Unit di NIRSpec il 19 gennaio 2025 per osservare Urano per 15 ore. La ricerca è stata pubblicata oggi su Geophysical Research Letters.
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