Kosmisches Lichtspektakel: Webb fängt Jupiters rasende Polarlichter ein

Tanzende Lichter im Sekundentakt: Das James-Webb-Teleskop hat auf Jupiter Polarlichter aufgenommen, die alle Erwartungen über­tref­fen. Das Licht "sprudelt und knallt" in rasanter Geschwindigkeit. Die starken Lichterscheinungen offenbaren ein Teilchenphänomen.

Überraschende Einblicke in Jupiters Polarlichter

Das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) der NASA, ESA und CSA hat neue, detaillierte Aufnahmen der Polarlichter auf Jupiter gemacht. Die tanzenden Lichter auf dem größten Planeten unseres Sonnensystems sind hundertmal heller als die auf der Erde. Die in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Bilder geben Wissenschaftlern völlig neue Einblicke in die Atmosphäre des Gasriesen.

Ähnlich wie die Nordlichter auf der Erde entstehen Polarlichter, wenn hochenergetische Teilchen in die Atmosphäre eines Planeten nahe seiner magnetischen Pole eindringen und mit Gasatomen oder -molekülen kollidieren. Doch damit enden die Gemeinsamkeiten bereits.

Überraschend dynamische Lichterscheinungen

Die einzigartigen Fähigkeiten des Webb-Teleskops liefern neue Erkenntnisse über die Polarlichter auf Jupiter. Die Empfindlichkeit des Teleskops ermöglicht es Astronomen, schnell variierende Merkmale der Polarlichter zu erfassen. Die neuen Daten wurden am 25. Dezember 2023 mit Webbs NIRCam (Nahinfrarot-Kamera) von einem Wissenschaftlerteam unter der Leitung von Jonathan Nichols von der University of Leicester in Großbritannien aufgenommen.

Nichols, der sich auf die Erforschung planetarer Polarlichter spezialisiert hat und Hauptautor der neuen Studie ist, erklärte: "Was für ein Weihnachtsgeschenk das war - es hat mich einfach umgehauen! Wir wollten sehen, wie schnell sich die Polarlichter verändern, und erwarteten, dass sie langsam ein- und ausblenden würden, vielleicht über eine Viertelstunde oder so." Stattdessen beobachtete das Team, wie die gesamte Region der Polarlichter mit Licht sprudelte und knallte, manchmal im Sekundentakt variierend. Das JWST hat neue Details der Polarlichter auf Jupiter eingefangen.

Komplexe Entstehung der Jupiter-Polarlichter

Jupiter hat eine zusätzliche Quelle für seine Polarlichter: Das starke Magnetfeld des Gasriesen zieht geladene Teilchen aus seiner Umgebung an. Dazu gehören nicht nur die geladenen Teilchen des Sonnenwinds, sondern auch Partikel, die von seinem Mond Io, bekannt für seine zahlreichen und großen Vulkane, ins All geschleudert werden. Ios Vulkane speien Teilchen aus, die der Schwerkraft des Mondes entkommen und Jupiter umkreisen.

Eine Flut geladener Teilchen, die von der Sonne freigesetzt werden, erreicht ebenfalls den Planeten. Jupiters großes und starkes Magnetfeld fängt alle geladenen Teilchen ein und beschleunigt sie auf enorme Geschwindigkeiten. Diese schnellen Teilchen prallen mit hoher Energie auf die Atmosphäre des Planeten, was das Gas anregt und zum Leuchten bringt.

Rätselhafte Entdeckungen

Die Beobachtungen brachten Überraschendes zutage. "Seltsamerweise hatte das hellste von Webb beobachtete Licht kein wirkliches Gegenstück in Hubbles Bildern. Das hat uns ratlos gemacht. Um die Kombination von Helligkeit zu verursachen, die sowohl von Webb als auch von Hubble beobachtet wurde, müssen wir eine Kombination von großen Mengen sehr niederenergetischer Teilchen haben, die auf die Atmosphäre treffen, was bisher als unmöglich galt. Wir verstehen weiterhin nicht, wie das passiert."

Insbesondere untersuchte das Team die Emission des Trihydrogen-Kations (H3+), das bei Polarlichtern entstehen kann. Sie fanden heraus, dass diese Emission weitaus variabler ist als bisher angenommen. Die Beobachtungen werden dazu beitragen, das Verständnis der Wissenschaftler darüber zu verbessern, wie Jupiters obere Atmosphäre erwärmt und abgekühlt wird.

Die Forschungsergebnisse könnten auch für das Verständnis anderer Planeten in unserem Sonnensystem und darüber hinaus von Bedeutung sein. Laut Space.com plant Nichols Team, dieses Phänomen weiter mit dem Hubble- und dem Webb-Teleskop zu untersuchen, um besser zu verstehen, wie die vermutete Kombination von Teilchen die Jupiteratmosphäre erreichen könnte.

Habt ihr schon einmal Polarlichter auf der Erde gesehen? Wie stellt ihr euch die hundertmal helleren und im Sekundentakt wechselnden Lichterscheinungen auf Jupiter vor? Teilt eure Gedanken in den Kommentaren.


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