ウェッブは、天王星の上層大気の隠された層を明らかにします。科学ニュース

天文学者らは初めて、天王星の電離層の垂直構造をマッピングし、予期せぬ温度のピーク、弱いイオン密度、惑星の極度の磁場によって形成された謎の暗黒領域を明らかにした。 NASA/ESA/CSAのジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡に搭載されたNIRSpec装置によるほぼ1日の観測によって可能になったこの結果は、天王星の上層大気が数十年にわたって冷却されてきたことを裏付け、太陽系の他の世界とは異なる氷の巨人がどのように宇宙と相互作用するのかという稀な垣間見ることができる。

ティランティ その他。天王星の上層大気の垂直構造がマッピングされ、惑星全体の高度に応じて温度と荷電粒子がどのように変化するかが明らかになりました。画像クレジット: NASA / ESA / CSA / Webb / STSCI / P. Tiranti / H. Melin / M. Zamani、ESA、Webb。

天王星の上層大気は、巨大な惑星が宇宙環境とどのように相互作用するかを理解する上で重要であるにもかかわらず、太陽系の中で最も理解されていないものの一つです。

ノーサンブリア大学の天文学者パオラ・ティランティとその同僚は、ウェッブのNIRSpec装置を使用して、ほぼ丸一日にわたって天王星を観察した。

彼らは、オーロラが形成される大気の帯電層である電離層の垂直構造を測定しました。

「天王星の上層大気を三次元で見ることができたのはこれが初めてです」とティランティ博士は語った。

「ウェッブ氏の感受性を使えば、エネルギーが地球の大気中をどのように上向きに移動するかを追跡することができ、不均衡な磁場の影響さえ見ることができます。」

測定によると、気温は上空約 3,000 ～ 4,000 km でピークに達する一方、イオン密度は 1,000 km 付近でピークに達し、モデルの予測よりも大幅に弱いことが示されています。

ウェッブ氏はまた、天王星の磁極に近いオーロラ発光の明るい帯を2つ検出したほか、発光と密度の両方が減少する驚くべき領域も検出したが、これはおそらく天王星の傾斜磁場とオフセット磁場の異常な幾何学的形状に関連していると考えられる。

これらの発見は、天王星の上層大気が数十年にわたって冷却されてきたことを裏付けるだけでなく、その磁気環境によって形作られた新しい構造も明らかにした。

これらは共に、将来のミッションのための重要なベンチマークを提供し、巨大な惑星（太陽系内外の両方）が上層大気のエネルギーのバランスをどのようにとっているかについての理解を深めます。

「天王星の磁気圏は、太陽系の中で最も奇妙な磁気圏の一つです」とティランティ博士は語った。

「それは傾いていて、惑星の回転軸からずれています。これは、そのオーロラが複雑な形で地表全体に広がっていることを意味します。」

「ウェッブは、その影響が大気圏の深部まで到達することを私たちに示してくれました。|

「ウェッブ博士は天王星の垂直構造をこれほど詳細に明らかにすることで、氷の巨人のエネルギーバランスを理解するのに役立っています。」

「これは、太陽系外の巨大惑星の特徴を明らかにするための重要な一歩です。」

結果は雑誌に掲載されました 地球物理学研究論文。

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パオラ・I・ティランティ その他。 2026年。JWSTが天王星の電離層の垂直構造を発見。 地球物理学研究論文 53 (4):e2025GL119304; DOI: 10.1029/2025GL119304