太陽周期は海王星の消えゆく雲と結びついている

天文学者らは、海王星の雲量の変化と、太陽の絡み合った磁場の満ち欠けが太陽活動を引き起こす11年の太陽周期との関連性を発見した。

この発見は、NASA のハッブル宇宙望遠鏡とハワイの WM ケック天文台によって捉えられた 30 年間にわたる海王星の観測と、カリフォルニアのリック天文台からのデータに基づいています。

海王星は太陽系で最も遠い主要惑星であり、地球が受ける強度の約 0.1% の太陽光を受けているため、海王星と太陽活動の関連性は惑星科学者にとって驚くべきものです。 しかし、海王星の世界的な曇天は、それぞれ約 40 年続くこの惑星の四季ではなく、太陽活動によって引き起こされているようです。

現在、海王星で見られる雲の範囲は、巨大な惑星の南極の上に浮かぶいくつかの雲を除いて、非常に低いです。 カリフォルニア大学バークレー校主導の天文学者チームは、この氷の巨人の中緯度で通常見られる豊富な雲が2019年に薄れ始めたことを発見した。

カリフォルニア大学バークレー校の天文学名誉教授で、この研究の主任著者であるイムケ・デ・ペイター氏は、「海王星の雲があまりにも早く消えたことに驚いた」と語った。 「基本的に、数か月以内にクラウドの活動が減少することがわかりました」と彼女は言いました。

天体物理学センターの大学院生エランディ・チャベス氏は、「4年経った今でも、今年6月に撮影した最新の画像では、雲が以前のレベルに戻っていないことが示されている」と語った。 マサチューセッツ州ケンブリッジのハーバード・スミソニアン (CfA) の博士号を取得した彼女は、カリフォルニア大学バークレー校の天文学の学部生だったときに研究を主導しました。 「これは非常に刺激的で予想外のことであり、特に海王星の以前の低雲活動はそれほど劇的なものではなく、長期に渡ったものではなかったためです。」

海王星の外観の進化を監視するために、チャベス氏と彼女のチームは、2002年から2022年に撮影されたケック天文台の画像、1994年に始まったハッブル宇宙望遠鏡のアーカイブ観測、および2018年から2019年にカリフォルニアのリック天文台から得られたデータを分析した。

近年、ケックの観測は、トワイライトゾーンプログラムの一部として撮影された画像や、ハッブルの外惑星大気遺産（OPAL）プログラムによって補完されています。

これらの画像は、海王星の雲量の季節変化と太陽周期、つまり太陽の磁場が毛糸玉のように絡み合いながら 11 年ごとに反転する周期との間の興味深いパターンを明らかにしています。 これは、黒点の数の増加と太陽フレア活動の増加から明らかです。 サイクルが進行するにつれて、磁場がピークになって極性が逆転するまで、太陽の激しい挙動は最大値に達します。 その後、太陽は再び最小値に落ち着きますが、次のサイクルが始まります。

太陽が荒天になると、より強力な紫外線 (UV) が太陽系に降り注ぎます。 研究チームは、太陽周期のピークから2年後、海王星に現れる雲の数が増加していることを発見した。 研究チームはさらに、雲の数と太陽光が反射する氷の巨人の明るさとの間に正の相関関係があることを発見した。

「これらの注目すべきデータは、海王星の雲の覆いが太陽の周期と相関しているというこれまでで最も強力な証拠を与えてくれます」とデ・ペイター氏は述べた。 「私たちの発見は、太陽の紫外線が十分に強い場合、光化学反応を引き起こして海王星の雲を生成している可能性があるという理論を裏付けています。」

科学者たちは、29 年間の海王星の観測期間にわたって記録された 2.5 周期の雲の活動を調べることにより、太陽周期と海王星の曇りの天候パターンとの関係を発見しました。 この間、海王星の反射率は 2002 年に増加し、2007 年に暗くなりました。海王星は 2015 年に再び明るくなり、2020 年には観測史上最低レベルまで暗くなり、雲のほとんどが消えました。

太陽による海王星の明るさの変化は、地球上の雲の出入りに比較的同期して上下しているように見えます。 ただし、太陽周期のピークと海王星で見られる雲の豊富さの間には 2 年のタイムラグがあります。 この化学変化は光化学によって引き起こされ、これは海王星の高層大気の高層で起こり、雲が形成されるまでに時間がかかります。