Neptúnus

Neptúnus er áttunda og ysta reikistjarnan frá sólu og sú fjórða stærsta. Neptúnus er örlítið minni að þvermáli en Úranus en ögn massameiri. Þessar tvær reikistjörnur eiga margt sameiginlegt og eru oft flokkaðar sem „ísrisar“ í sólkerfinu, á meðan Júpíter og Satúrnus eru hinir eiginlegu gasrisar. Þessu ræður fimbulkuldi yst í sólkerfinu en sökum hans eru ýmsar gastegundir í föstu eða á fljótandi formi.

Neptúnus var rómverskur sjávarguð en upphaflega guð ferskvatns og uppsprettulinda. Sem sjávarguð var Neptúnus hliðstæða hins gríska Póseidons, ásamt því að vera guð hesta og kappaksturs.

Tákn Neptúnusar er spjót eða gaffall sjávarguðsins.

Uppgötvun

Neptúnus er of daufur til að sjást með berum augum á næturhimninum og því var það ekki fyrr en sjónaukinn kom til sögunnar að reikistjarnan fannst. Teikningar Galíleós þann 28. desember 1612 og aftur 27. janúar 1613 sýna reikistjörnuna greinilega, örstutt frá Júpíter á næturhimninum. Í bæði skiptin taldi Galíleó þó að þarna væri um fastastjörnu að ræða. Á þessu tímabili var hreyfing Neptúnusar aftur á bak (e. retrograde) en sú hreyfing verður þegar Jörðin tekur fram úr ytri reikistjörnu á ferðalagi sínu umhverfis sólina. Færsla Neptúnusar yfir himinninn verður þá svo hæg að hann stendur nánast í stað.

Ítarlegar rannsóknir stjörnufræðinga á sporbraut Úranusar leiddu til þess að Neptúnus fannst.

Í upphafi nítjándu aldar varð stjörnufræðingum ljóst að þeir gátu ekki spáð nákvæmlega fyrir um staðsetningu Úranusar á himninum með lögmálum Newtons. Um 1830 var ósamræmið milli sýnilegrar stöðu reikistjörnunnar og forspáðri svo mikið að sumir stjörnufræðingar töldu jafnvel að lögmál Newtons virkuðu ekki í svona mikilli fjarlægð frá sólinni.

Árið 1843 hóf enski stærðfræðingurinn John Couch Adams (1819-92), þá nýútskrifaður frá Cambridgeháskólanum, að kanna aðrar tilgátur. Hann hugsaði með sér að ef til vill olli þyngdartog óuppgötvaðrar reikistjörnu því, að staðsetning Úranusar hnikaði örlítið frá ætlaðri staðsetningu. Adams braut heilann yfir þessu vandamáli í tvö ár og lagði þá fram útreikninga sem sýndu að Úranus hafði nokkrum árum áður tekið fram úr annarri óþekktri reikistjörnu. Úranus jók brautarhraðann þegar hann nálgaðist þessa óþekktu reikistjörnu og hægði aftur örlítið á sér þegar hann sveimaði framhjá henni. Adams var afar fær stærðfræðingur og spáði fyrir um að óþekktu reikistjörnuna væri að finna í Vatnsberamerkinu.

Í október 1845 sendi Adams útreikninga sína til George Airy (1801-92), sem þá var konunglegur stjörnufræðingur í Greenwich á Englandi. Airy veitti útreikningum Adams heldur litla athygli og kaus að aðhafast ekkert. Fáeinum mánuðum seinna gerði franski stærð- og stjörnufræðingurinn Urbain Joseph Le Verrier (1811-77) samsvarandi útreikninga sjálfur og komst að sömu niðurstöðu og Adams (Le Verrier var ekki kunnugt um útreikninga Adams). Báðir spáðu þeir fyrir um staðsetningu óþekktu reikistjörnunnar með innan við einnar gráðu skekkju.

Airy frétti af útreikningum Le Verriers og vakti það loks athygli hans. Airy fékk þá James Challis (1803-82), prófessor við stjörnustöðina í Cambridge, til að hefja skipulagða leit eftir reikistjörnunni. Challis skorti hins vegar nákvæm stjörnukort af þeim stað sem Adams hafði reiknað út að hnöttinn væri að finna og hindraði það leit hans. Auk þess var Challis ekkert mjög áhugasamur um þessa leit. Af þeim sökum varð að kanna og fylgjast með mörgum stjörnum í nokkrun tíma og sjá þannig hvort einhver þeirra færðist miðað við fastastjörnurnar í bakgrunninum.

Á sama tíma ritaði Le Verrier bréf til þýska stjörnufræðingsins Johann Gottfried Galle (1812-1910) sem þá starfaði við stjörnustöðina í Berlín. Galle fékk bréf Le Verriers í hendurnar þann 23. september 1846 og fann reikistjörnuna sömu nótt í gegnum linsusjónauka stjörnustöðvarinnar. Galle bjó yfir bestu fáanlegu stjörnukortum þess tíma og gat því hæglega fundið óþekktan hnött og metið birtustig hans á fyrirhuguðum stað. Reikistjarnan fannst innan við eina gráðu frá þeim stað sem Le Verrier sagði að reikistjarnan væri á og um tólf gráður frá spá Adams. Challis varð síðar ljóst að hann hafði sjálfur séð reikistjörnuna tvisvar sinnum í mánuðinn á undann (í ágúst 1846) en var ekki nógu vandvirkur til að taka eftir henni.

Fljótlega eftir uppgötvunina deildu Frakkar og Bretar um hver skyldi eiga heiðurinn af uppgötvuninni. Að lokum sættust menn á að bæði Le Verrier og Adams skyldu hljóta heiðurinn saman.

Nafn

Stuttu eftir uppgötvunina var Neptúnus einfaldlega kallaður reikistjarnan fyrir utan Úranus og stundum reikistjarna Le Verriers. Fyrsta tillaga að nafni kom frá Galle sem stakk upp á því að reikistjarnan yrði nefnd Janus, eftir tvíhöfða guði hliða, dyra, upphafa og endaloka. Á Englandi stakk Challis upp á því að reikistjarnan yrði nefnd Ókeanos eftir persónugervingi heimshafanna í grískri og rómverskri goðafræði.

Le Verrier stakk síðar sjálfur upp á að reikistjarnan skyldi nefnd Neptúnus, en hann hafði einnig stungið upp á að hún yrði nefnd sjálfum sér til heiðurs eða Le Verrirer.

Þann 29. desember 1846 lýsti þýski stjörnufræðingurinn Friedrich Georg Wilhelm von Struve yfir stuðningi við nafnið Neptúnus. Fljótlega eftir það var Neptúnus almennt samþykkt í alþjóðasamfélaginu.

Athuganir stjörnufræðinga á Úranusi (vinstri) leiddu til þess að Neptúnus (hægri) fannst. Voyager 2 tók myndirnar árin 1986 og 1989 og sjást reikistjörnurnar tvær í réttum stærðarhlutföllum og því sem næst réttum lit. Mynd: NASA/JPL-Caltech/Björn Jónsson

Braut og snúningur

Neptúnus snýst umhverfis sólu á því sem næst hringlaga sporbraut í að meðaltali 4,55 milljarða km fjarlægð eða 30,1 stjarnfræðieininga fjarlægð frá sólu. Miðskekkja brautarinnar er 0,011 svo einungis munar 110 km á vegalengdinni í sólnánd og sólfirð eða þegar reikistjarnan er næst og fjærst sólu. Brautarhallinn er um 1,77° miðað við sólbauginn. Umferðartími Neptúnusar er 164,79 jarðarár. Þann 12. Júlí 2011 var eitt Neptúnusarár liðið frá því að Neptúnus fannst árið 1846.

Þessar fjórar myndir af Neptúnusi, áttundu og ystu reikistjörnu sólkerfisins, var tekin með nokkurra klukkustunda millibili með Wide Field Camera 3 á Hubble geimsjónauka NASA og ESA. Mynd Hubbles var tekin í tilefni þess að reikistjarnan hefur lokið einni hringferð í kringum sólin frá því að hún fannst árið 1846. Mynd: NASA, ESA og Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Neptúnus hefur mest áhrif allra hnatta á Kuipersbeltið sem talið er vera í milli 30 og 50 stjarnfræðieininga fjarlægð frá sólu. Kuipersbeltið er safn lítilla íshnatta, ekki ósvipað og smástirnabeltið en talsvert stærra og víðfeðmara. Neptúnus hefur þar af leiðandi gríðarleg áhrif á brautir íshnattanna í Kuipersbeltinu sem fylgja þá brautarherma með Neptúnusi. Þannig fylgir dvergreikistjarnan Plútó 2:3 brautarherma með Neptúnusi. Það þýðir að fyrir hverja þrjá hringi sem Neptúnus fer í kringum sólina fer Plútó tvo hringi. Þessi brautarherma kemur í veg fyrir að Neptúnus geti rekist á Plútó þótt dvergreikistjarnan skeri braut reikistjörnunnar.

Möndulhalli Neptúnusar er 28,32°, ekki ósvipaður og möndulhalli jarðar og Mars. Afleiðing þess er sú að á Neptúnusi eru svipaðar árstíðir og á jörðinni en mun lengri vegna þess hve umferðartíminn er langur. Á Neptúnusi er sumarið fjörutíu ára langt. Það sama má segja um veturinn, vorin og haustin.

Möndulsnúningur Neptúnusar er mislangur þar sem hann hefur ekkert fast yfirborð. Við miðbauginn er dagurinn um átján klukkustundir en aðeins tólf klukkustundir við pólsvæðin. Þetta er mesti munur á snúningstíma reikistjörnu í sólkerfinu og veldur meðal annars geysisterkum vindum í lofthjúpnum.

Samanburður við Jörðina

Neptúnus er sautján sinnum efnismeiri en Jörðin og fjórum sinnum stærri að þvermáli. Að rúmmáli er Neptúnus tæplega 58 sinnum stærri en Jörðin.

Rannsóknir á Neptúnusi

Lítið sem ekkert var vitað um Neptúnus þangað til Voyager 2 heimsótti reikistjörnuna hinn 25. ágúst 1989. Neptúnus var seinasta reikistjarnan sem Voyager 2 heimsótti á ferðalagi sínu um ytra sólkerfið og því var ákveðið að fljúga nálægt tunglinu Tríton, þar sem engu máli skipti hvert geimfarið fór eftir það. Hið sama var upp á teningnum þegar Voyager 1 flaug framhjá Satúrnusi og Títan árið 1980.

Í svo mikilli fjarlægð voru merki geimfarsins um fjórar klukkustundir á leið til Jarðar svo framhjáflugið var skipulagt í þaula fyrirfram. Fyrst flaug Voyager nálægt tunglinu Neired áður en það geystist framhjá Neptúnusi í um 4400 km hæð yfir lofthjúpnum. Síðar sama dag flaug geimfarið framhjá Tríton.

Framhjáflugið reyndist afar árangursríkt. Voyager 2 uppgötvaði meðal annars að segulsvið reikistjörnunnar hnikaði frá miðju hennar líkt og segulsvið Úranusar, mældi snúningstímann og sá óvenju virkt veðrakerfi. Sex ný fylgitungl fundust og fleiri hringar umhverfis reikistjörnuna. Voyager 2 tók þessa fallegu mynd hér til hliðar af suðurpól Neptúnusar stuttu eftir að geimfarið sigldi framhjá reikistjörnunni og tók stefnuna út úr sólkerfinu okkar. Geimfarið hafði þá verið í geimnum í 12 ár og að baki var ómetanleg rannsóknarferð framhjá Júpíter, Satúrnusi, Úranusi og loks Neptúnusi. Voyager förin eru minnisvarðar um viðleitni mannsins til að skilja heiminn í kringum sig og þessi flöskuskeyti munu sigla um alheimshafið í milljónir ára.

Engir leiðangrar eru fyrirhugaðir til Neptúnusar í nálægri framtíð. Fyrir fáeinum árum voru uppi hugmyndir um leiðangurinn Neptune Odyssey sem hefði það að markmiðið að rannsaka Neptúnus og tunglið Tríton sérstaklega. Áætlunin gekk út á að senda geimfarið af stað árið 2033 og koma til Neptúnusar árið 2049. Fallið var frá þessum hugmyndum og Uranus Orbiter and Probe leiðangurinn talinn líklegri til árangurs.

Neptúnus er óralangt í burtu frá sólu svo athuganir frá Jörðinni eru erfiðar. Með hjálp aðlögunarsjóntækja má ná álíka góðum myndum og með geimsjónaukum. Mynd: ESO/P. Weilbacher (AIP)/NASA, ESA, and M.H. Wong and J. Tollefson (UC Berkeley)

Innviðir

Neptúnus er ríflega sautján sinnum massameiri en jörðin og er hann því næst massaminnstur af ytri reikistjörnunum. Eðlismassi hans er 1,638 g/cm³ sem þýðir að hann er fjórða eðlisléttasta reikistjarnan á eftir Satúrnusi, Úranusi og Júpíter. Eðlismassi Neptúnusar bendir til þess að hann sé mestmegnis úr blöndu vatns, ammóníaks og metans. 

Lofthjúpur Neptúnusar er um 5-10% massans og teygir sig um 10 til 20% af vegalengdinni inn í átt að kjarnanum. Eftir því sem neðar dregur eykst þrýstingurinn og hitastigið um leið umtalsvert. Þar fyrir neðan er möttull úr vatni, metani, ammóníaki og öðrum efnum. Þrýstingurinn í möttlinum er mjög, um 100.000 bör og hitastigið sömuleiðis hátt eða í kringum 2000°C. Við þennan hita og þrýsting eru efnin vökvakennd og vökvinn mjög rafleiðandi. Massi möttulsins er líklega 10 til 15 jarðmassar. Á 7000 km dýpi gætu aðstæður verið þannig að metan þéttist í demanta sem rignir niður að kjarnanum.

Innst er svo loks kjarninn. Kjarninn er líklega úr járni, nikkel, bergi og ís; álíka massamikill og jörðin. Þrýstingurinn þar er milljón sinnum meiri en við yfirborð jarðar og hitastigið sennilega rétt um 5000°C.

Innviðir ytri reikistjarnanna. Mynd: NASA/Stjörnufræðivefurinn (ísl)

Lofthjúpur

Gögn frá Voyager 2 sýndu að efnasamsetning lofthjúps Neptúnsar svipar til lofthjúps Úranusar. Lofthjúpurinn er 80% vetni og 19% helíum en restin mestmegnis metan. Metanið í lofthjúpnum dregur í sig rautt ljós en dreifir bláu ljósi og gefur Neptúnusi því þennan fagurbláa blæ.

Vindakerfi Neptúnusar er gríðarlega öflugt, raunar hið öflugasta í sólkerfinu og ná öflugustu vindarnir nærri 600 m/s. Rannsóknir á færslu skýja í lofthjúpnum sýna breytilegan vindhraða, allt frá 20 m/s í austurátt til 325 m/s í vesturátt. Við skýjatoppinn er vindhraðinn oftast frá 400 m/s við miðbauginn niður í 250 m/s við pólsvæðin. Flestir vindar Neptúnusar blása í gangstæða átt við snúningsáttina.

Neptúnus með innrauðum augum Webb geimsjónaukans. Í andrúmslofti Neptúnusar er svo mikið af gróðurhúsalofttegundinni metani sem gleypir varmann að Neptúnus er frekar daufur í auga Webbs, nema þar sem metanísský endurvarpa sólarljósinu. Á myndinni sjást líka ótrúlega ístungl og örþunnir ís- og rykhringar. Tríton er svo hvítur að hann endurspeglar 70% af sólarljósinu og er bjarta „stjarnan“ efst á myndinni. Í bakgrunni eru órafjarlægar vetrarbrautir. Mynd: NASA, ESA, CSA og STScI

Ský og stormar

Þegar Voyager flaug framhjá Úranusi sáu stjörnufræðingar óvenju fá ský og bjuggust ekki við miklu þegar geimfarið heimsótti Neptúnus. Lofthjúpur Neptúnusar reyndist hins vegar þvert á móti mjög forvitnilegur. Ólíkt Úranusi er skýin mun greinilegri og þegar Voyager flaug framhjá var stór dökkur blettur á suðurhvelinu augljósasta kennileitið. Dökki bletturinn reyndist ekki mjög langlífur því þegar Hubblessjónaukinn beindi sjónum sýnum að Neptúnusi árið 1994 var dökki bletturinn horfinn. Ári síðar hafði annar dökkur blettur birst á norðurhvelinu.

Voyager sá einnig nokkur áberandi ljós ský í lofthjúpnum. Talið er að þessi ský verði til þegar vindur blæs metangasi upp í efri hluta lofthjúpsins, sem er svalari. Þar þéttist gasið og myndar ammóníakkristalla sem svo birtast sem hvít ský. Á myndum Voyagers eru þessi ský hátt í lofthjúpnum og varpa skuggum á lægri svæði hans.

Björtu skýin á Neptúnusi líkjast klósigum og breytast hratt þar sem þau myndast oft og eyðast á nokkrum tugum klukkustunda. Á myndinni hér til hiðar, sem nær yfir tvo Neptúnusardaga (um 36 stundir), rannsakaði Voyager 2 skýjaþróunina á svæðinu við Dökka blettinn. Hröðu breytingarnar vöktu nokkra furðu vísindamann og sýna að veðrið á Neptúnusi er e.t.v. jafn virkt og breytilegt eins og jarðar. Hins vegar er talsverður munur á aðstæðum því hitastigið í lofthjúpnum er -218°C og því eru klósigarnir þarna úr frosnu metani en ekki vatnsískristöllum eins og á jörðinni.

Vegna mikillar fjarlægðar frá sól nýtur Neptúnus helmingi minni sólarorku en Úranus. Engu að síður er lofthjúpurinn óvenju virkur, mun virkari en lofthjúpur Úranusar. Það þýðir að einhver innri orka er til staðar í Neptúnusi. Margt bendir til þess að Neptúnus geisli frá sé meiri orku en hann fær frá sólinni, líkt og Júpíter. Líklega er Neptúnus enn að dragast saman en við það breytist þyngdarorkan í varmaorku sem veldur því að kjarninn hitnar. Þessi samblanda hlýrra innviða og kalds ytri lofthjúps veldur iðustraumum í Neptúnusi sem færir gas upp og niður innan reikistjörnunnar og við það verður skýja- og stormamyndun.

Athuganir, gerðar yfir þrjátíu ára tímabil, sýna að skýjamyndun í efri hluta andrúmsloftsins á Neptúnusi helst í hendur við ellefu ára sólblettasveifluna. Yfir þetta þriggja áratuga tímabil sást hvernig birtan frá Neptúnusi breyttist í takti við stækkandi og minnkandi skýjahulu. Birtan frá reikistjörnunni jókst árið 2002 en minnkaði árið 2007. Neptúnus varð aftur bjartari árið 2015 en dofnaði á ný árið 2020. Þá hvarf skýjahulan að mestu og hefur Neptúnus raunar aldrei verið daufari frá upphafi mælinga.

Myndaröð Hubble geimsjónaukans af Neptúnusi sem sýna hvernig skýjahulan dvínar og vex til skiptis og, að því er virðist, í takti við sólsveifluna. Mynd: NASA, ESA, LASP, Erandi Chavez (UC Berkeley), Imke de Pater (UC Berkeley)

Stjörnufræðingar sem notuðu Very Large Telescope ESO náðu að ljósmynda dökkan blett í andrúmslofti Neptúnusar frá Jörðu í fyrsta sinn árið 2023. Mælingarnar leiddu líka óvænt í ljós bjart ský djúpt í andrúmsloftinu í sömu hæð og dökki bletturinn, nánar til tekið við hlið hans. Sambærilegt ský hefur aldrei sést áður, ekki einu sinni með geimsjónaukum. Þetta er áður óþekkt veðurfyrirbæri í loftjúpi Neptúnusar og annars eðlis en metan-háskýin sem áður hafa sést.

Munurinn á Úranusi og Neptúnusi

Á myndum sést að Úranus og Neptúnus eru harla ólíkir að útlit. Úranus er ögn grænblárri en Neptúnus. Mælingar Hubble geimsjónauka NASA og ESA, Gemini North sjónaukanum og innrauðum sjónauka NASA hafa hjálpað vísindamönnum að draga upp sviðsmynd af lofthjúpum beggja reikistjarna og útskýra þennan mun. 

Líkanið bendir til þess að á Úranusi sé þykkara mistur sem safnast saman í staðnaðara andrúmsloftinu sem veldur því að hann er ljósleitari eða hvítari og sviplausari en Neptúnus. Væri mistrið ekki í andrúmslofti beggja reikistjarna myndu báðar sýnast álíka grænbláar.

Neptúnus hefur lengst af verið sýndur himinblár en Úranus fölblágrænn. Myndir Voyager 2 voru ekki litaleiðréttar þannig að þær sýndu ísrisana í sínu náttúrulega ljósi. Á það sér í lagi við um myndirnar af Neptúnusi sem gerðar voru of bláar. til að draga betur fram ský, skýjabelti og vinda í andrúmsloftinu. Myndirnar af Úranusi voru nær raunveruleikanum. Sjá Hvernig eru Úranus og Neptúnus raunverulega á litinn?

Líkanið bendir til þess að í andrúmsloftinu séu þrjú svifagna eða misturslög í mismunandi hæð. Lykillagið sem hefur áhrif á litina er miðlagið, sem er lag úr svifögnum (kallað agnúði-2) sem er þykkara á Úranusi en Neptúnusi. Líklega þéttist metanís á báðum reikistjörnum í agnir í þessu lagi og falla þá dýpra inn í andrúmsloftið eins og snjókoma úr metani. Andrúmsloft Neptúnusar er virkar og ólgukenndara svo Neptúnus er sennilegast skilvirkari í að þyrla ögnunum upp og misturslögin og framleiða þennan snjó. Við það hverfur meira af mistrinu svo þetta misturslag á Neptúnusi er þynnra en á Úranusi. Fyrir vikið er Neptúnus örlítið bláleitari.

Myndin sýnir þrjú svifagnalög í andrúmslofti Úranusar og Neptúnusar. Dýpsta lagið (agnúði-1) er þykkt og úr blöndu af vetnissúlfíðís og ögnum sem verða til við ljósefnahvörf í andrúmsloftinu. Lykillagið sem hefur áhrif á litbrigði beggja reikistjarna er miðlagið sem er úr mistursögnum (agnúði-2) og er þykkara á Úranusi en Neptúnusi.  Mynd: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA, J. da Silva / NASA / JPL-Caltech/Björn Jónsson/Stjörnufræðivefurinn

Segulsvið

Segulsvið Neptúnusar líkist segulsviði Úranusar á margan hátt. Í fyrsta lagi hallar það 47° frá snúningsásnum og í öðru lagi á það ekki rætur að rekja til miðju reikistjörnunnar heldur víkur um 13.500 km frá miðjunni eða rétt rúmlega hálfan radíus Neptúnusar. Það að segulsviðið er ekki í miðju Neptúnusar hefur þau áhrif að segulsviðið er missterkt. Styrkur þess við miðbauginn er 14 míkrótesla.

Segulsviðið er talið myndast í vökvamöttli reikistjörnunnar á svipaðan hátt og segulsvið Úranusar, eða þegar uppleystar sameindir missa eina eða fleiri rafeindir og hlaðast upp (jónast).

Segulhvolf Neptúnusar. Mynd: NASA's Scientific Visualization Studio

Hringar

Neptúnus hefur hringakerfi líkt og hinir risarnir í sólkerfinu. Hringarnir eru miklu minni en hringar Satúrnusar og líkjast einna helst hringum Úranusar. Hringarnir eru að mestu úr metanísögnum sem þaktar eru dökku efni, líklega kolefni, sem gefur þeim rauðleitan blæ og dökku ryki.

Fyrstu merki þess að Neptúnus hefði hringi sáust árið 1968 þegar stjörnufræðingar fylgdust með því þegar reikistjarnan gekk fyrir fastastjörnu og myrkvaði hana. Við myrkvunina blikkaði stjarnan, líkt og eitthvað hindraði að ljósið frá henni bærist beint til jarðar. Hringarnir virtust aftur á móti ekki samfelldir því ljósið virtist blikka mismikið.

Mynd: NASA/JPL

Þegar Voyager 2 flaug framhjá komu í ljós nokkrir daufir en áhugaverðir hringir. Myndirnar voru teknar 26. ágúst 1989 þegar geimfarið var í 280.000 km hæð yfir reikistjörnunni. Meginhringarnir þrír eru greinilegir og sýnast heilir á myndinni. Bjarti glampinn í miðjunni er vegna yfirlýsingar á Neptúnusi svo unnt væri að draga fram hringana. Fjöldi fjarlægra fastastjarna sést í bakgrunninum. Hringarnir eru nefndir eftir þeim stjörnufræðingum sem lögðu mikið af mörkum til rannsókna á Neptúnusi. Þeir innstu og mest áberandi eru:

• Galle-hringurinn (1989 N3R) er innsti hringur Neptúnusar. Hann er mjög daufur og lítið vitað um hann annað en að hann er vel innan við braut Naíads sem er innsta tungl Neptúnusar. Galle-hringurinn er mjög rykugur og rauðleitur.

• Le Verrier hringurinn (1989 N2R) er næst mest áberandi hringur Neptúnusar. Hann er engu að síður mjög daufur og rauðleitur og liggur rétt innan við braut tunglsins Despínu.

• Adams-hringurinn (1989 N1R) er ysti hringur Neptúnusar og mest áberandi. Engu að síður er hann mjög daufur í samanburði við hringa Satúrnusar og Úranusar. Hringurinn var upphaflega nefndur 1989 N1R en var síðar nefndur John Couch Adams til heiðurs. Hringurinn er um það bil 1000 km utan við braut smalatunglsins Galateu (smalatungl eru fylgitungl innan hringakerfa reikistjarna).

Innan Adams-hringsins eru bogar, staðir þar sem efnismagn er meira en annars staðar innan hringsins og einnig bjartari og ógegnsærri. Tilvist þessara hringboga er erfitt að útskýra þar sem allar ójöfnur í hringnum ættu að jafnast út með tímanum. Í dag er talið að þessar ójöfnur stafi af þyngdaráhrifum frá Galateu.

Þrír mest áberandi hringbogarnir kallast Liberté, Égalité og Fraternité sem þýðir einfaldlega frelsi, jafnrétti og bræðralag sem voru hin frægu einkunnarorð frönsku byltingarinnar árið 1789. Þessi nöfn voru valin af þeim vísindamönnum sem urðu fyrstir varir við tilvist hringboganna árin 1984 og 1985. Allir bogarnir eru tiltölulega nálægt hver öðrum.

Hringur:	Fjarlægð frá Neptúnusi:	Þykkt (km):	Nefndur eftir:
1989 N3R Galle	41.900 km	15 km	Johann Gottfried Galle
1989 N2R Le Verrier	53.200 km	15 km	Urbain Joseph Le Verrier
Lassell	55.400 km	Óþekkt	William Lassell
Arago	57.600 km	Óþekkt	François Arago
1989 N1R Adams	57.600 km	Mismunandi	John Couch Adams

Fylgitungl

Umhverfis Neptúnus ganga að minnsta kosti sextán fylgitungl. Af þeim eru fjögur smalatungl, þau Naíad, Þalassa, Despína og Galatea sem þýðir að þau hringsóla um Neptúnus innan hringakerfisins.

Neptúnus og nokkur af fylgitunglum hans. Mynd: NASA, ESA, CSA og STScI

Stærsta tunglið, Tríton, fannst einungis rúmum tveimur vikum eftir að Neptúnus fannst árið 1846. Tríton er langstærst fylgitungla Neptúnusar og inniheldur yfir 99% af heildarmassa tungla- og hringakerfisins reikistjörnunnar. Tríton snýst rangsælis umhverfis Neptúnus, þ.e.a.s í öfuga átt miðað við snúningsátt reikistjörnunnar. Það bendir til þess að Tríton hafi myndast utar í sólkerfinu en komið of nálægt Neptúnusi sem hafi fangað það.

Braut Trítons er smám saman að lækka af völdum flóðkrafta. Að lokum mun tunglið tvístrast og mynda hring í kringum Neptúnus. Þegar Voyager flaug framhjá tunglinu árið 1989 mældist yfirborðshitastigið á því -235°C. Tríton er þar af leiðandi meðal köldustu staða sólkerfisins. Þrátt fyrir það reyndist ísilagt yfirborðið óvenju slétt og ungt. Á yfirborðinu fundust kaldir hverir sem spúa ís meira en átta km upp frá yfirborðinu.

Árið 1949 fann bandaríski stjörnufræðingurinn Gerard Kuiper tunglið Nereid umhverfis Neptúnus. Þegar Voyager 2 flaug svo framhjá Neptúnusi fundust sex tungl til viðbótar. Árið 2002 fundust fjögur tungl í viðbót, annað árið 2003 og svo eitt til viðbótar árið 2013. Í febrúar 2024 var tilkynnt um uppgötvun á tveimur nýjum tunglum um Neptúnus. Heildarfjöldi þekktra fylgitungla Neptúnsar er því sextán en fleiri leynast án efa á sveimi í kringum reikistjörnuna og bíða þess að finnast.

Tungl Neptúnusar á myndum sem teknar voru í framhjáfluginu 25. ágúst 1989. Mynd: NASA/JPL-Caltech/Ted Stryk

Að skoða Neptúnus

Sýndarbirtustig Neptúnusar er venjulega milli +7,7 og +8,0 sem þýðir að hann sést ekki með berum augum. Galíleótunglin, dvergreikistjarnan Ceres og smástirnin 4 Vesta, 2 Pallas, 7 Iris, 3 Juno og 6 Hebe geta öll verið bjartari en Neptúnus. Eina leiðin til að sjá reikistjörnuna er því að notast við góða handsjónauka (8x42 eða stærri) eða góðan stjörnusjónauka. Í gegnum stóran stjörnusjónauka, 200mm eða stærri (8 tommur), er Neptúnus lítið annað en bláleit skífa, ekki ósvipaður Úranusi að útliti.

Neptúnus er mjög langt frá jörðinni og því er hornstærð hans aðeins milli 2,2 og 2,4 bogasekúndur. Smæð hans á himni og fjarlægð torvelda allar rannsóknir. Hingað til hafa flestar rannsóknir frá Jörðu verið gerðar með Hubblessjónaukanum.

Frá Jörðu séð sýnist Neptúnus snúast aftur á bak á um 367 daga fresti en þá eru jörðin í gagnstöðu við Neptúnus. Neptúnus sýnist þá snúa við á himninum og ganga í gagnstæða átt miðað við stjörnurnar í bakgrunni. Neptúnus verður næst Jörðu 8. nóvember árið 2373, þá 4,3 milljarða km í burtu.

Um þessar mundir er Neptúnus í Fiskunum og verður þar fram til 2039 þegar hann færist yfir í Hrútinn. Reikistjarnan liggur því best við athugun næstu árin á haustin frá Íslandi séð.

Neptúnus á einni mínútu

Meira um Neptúnus

• Tríton

Heimildir

Beatty, J. Kelly; Petersen, Carolyn Collins og Chaikin, Andrew (ritstj.). 1998. The New Solar System. Cambridge University Press, Massachusetts.

Freedman, Roger og Kaufmann, William. 2004. Universe, 7th Edition. W. H. Freeman, New York.

Ferris, Timothy. 2002. Seeing in the Dark: How Backyard Stargazers are Probing Deep Space and Guarding Earth from Interplanetary Peril. Simon & Schuster, New York.

Hoskins, Michael. 1997. Cambridge Illustrated History of Astronomy. Cambridge University Press, Massachusetts.

McFadden, Lucy-Ann; Johnson, Torrence og Weissman, Paul (ritstj.). 2006. Encyclopedia of the Solar System. Academic Press, California.

Pasachoff, Jay. 1998. Astronomy: From the Earth to the Universe, fimmta útgáfa. Saunders College Publishing, Massachusetts.

New Webb Image Captures Clearest View of Neptune's Rings in Decades

Stjörnufræðivefurinn - Dökkur blettur á Neptúnusi ljósmyndaður frá Jörðu í fyrsta sinn

Hvernig á að vitna í þessa grein?

• Sævar Helgi Bragason (2023). Neptúnus. Stjörnufræðivefurinn. http://www.stjornufraedi.is/solkerfid/neptunus (sótt: DAGSETNING).