NASA/ESA/CSA/STScI
Die Nahinfrarotkamera des James Webb-Weltraumteleskops hat ein Bild von Jupiter im Infrarotlicht aufgenommen. Die hellen weißen Flecken und Streifen sind wahrscheinlich hochgelegene Wolkenobergrenzen von Stürmen. Rund um die Pole sind rot dargestellte Polarlichter zu sehen.
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Jupiter war eines der ersten Ziele, die vom James-Webb-Weltraumteleskop beobachtet wurden, als es im Juli 2022 erstmals seinen Infrarotblick auf das Universum richtete. Nachdem das Weltraumobservatorium atemberaubende Bilder aufgenommen hatte, die die Erwartungen der Astronomen übertrafen, hat es nun ein noch nie dagewesenes Phänomen enthüllt. gesehenes Merkmal in der Atmosphäre des Gasriesen.
Für die Aufnahmen verwendeten die Forscher die Nahinfrarotkamera (NIRCam) von Webb Eine Reihe von Bildern des Jupiter im Abstand von 10 Stunden, bei denen vier verschiedene Filter angewendet wurden, um Veränderungen in der Atmosphäre des Planeten zu erkennen. Infrarotlicht ist für das menschliche Auge unsichtbar, und die beispiellosen Fähigkeiten des Webb-Teleskops wurden im vergangenen Jahr genutzt, um viele neu beobachtete Himmelsmerkmale wie Megahaufen junger Sterne und unerwartete Paare planetenähnlicher Objekte zu erkennen.
Die Astronomen entdeckten einen Hochgeschwindigkeits-Jetstream in der unteren Stratosphäre des Jupiter, einer atmosphärischen Schicht etwa 40 Kilometer über den Wolken. Der Jetstream, der sich über dem Äquator des Planeten befindet, ist mehr als 4.800 Kilometer breit und bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 515 Kilometern pro Stunde, also doppelt so schnell wie bei anhaltenden Winden eines Hurrikans der Kategorie 5 auf der Erde .
Die Studienergebnisse, die durch Webbs sensible Fähigkeiten ermöglicht wurden, werfen Licht auf die dynamischen Wechselwirkungen innerhalb der stürmischen Atmosphäre des Jupiter.
„Das hat uns völlig überrascht“, sagte Ricardo Hueso, Hauptautor der am 19. Oktober in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlichten Studie, in einer Erklärung. Hueso ist Physikdozent an der Universität des Baskenlandes in Bilbao, Spanien.
„Was wir immer als verschwommene Schleier in der Jupiteratmosphäre gesehen haben, erscheinen jetzt als scharfe Merkmale, die wir zusammen mit der schnellen Rotation des Planeten verfolgen können“, sagte er.
Jupiter ist der größte Planet unseres Sonnensystems und besteht aus Gasen, sodass er kaum unterschiedlicher zur Erde sein könnte. Aber ähnlich wie unser Planet hat Jupiter eine geschichtete Atmosphäre. Diese turbulenten Schichten wurden von früheren Missionen und Teleskopen beobachtet, um besser zu verstehen, wie die verschiedenen Teile der Atmosphäre miteinander interagieren. Die Schichten enthalten auch Wettermuster, darunter jahrhundertelange Stürme wie Jupiters Großer Roter Fleck und Wolken aus eisigem Ammoniak.
Während andere Missionen tiefer in die wirbelnden Wolken des Jupiter vorgedrungen sind, indem sie unterschiedliche Lichtwellenlängen verwendet haben, um unter sie zu blicken, ist Webb einzigartig positioniert, um die höher gelegenen Schichten zu untersuchen, etwa 15 bis 30 Meilen (25 bis 50 Kilometer) über den Wolkendecken Spionieren Sie bisher undeutliche Details aus.
„Obwohl verschiedene bodengestützte Teleskope, Raumfahrzeuge wie Juno und Cassini der NASA und das Hubble-Weltraumteleskop die sich ändernden Wettermuster des Jupitersystems beobachtet haben, hat Webb bereits neue Erkenntnisse über Jupiters Ringe, Satelliten und seine Atmosphäre geliefert“, sagte der Co-Autor der Studie Imke de Pater, emeritierte Professorin für Astronomie, Erd- und Planetenwissenschaften an der University of California, Berkeley, in einer Erklärung.
Die Forscher verglichen die von Webb in großen Höhen registrierten Winde mit denen in den unteren Schichten, die von Hubble erfasst wurden, und verfolgten Änderungen der Windgeschwindigkeit. Beide Weltraumobservatorien waren notwendig, um den Jetstream zu erkennen, da Webb kleine Wolkenstrukturen entdeckte und Hubble einen Blick auf die äquatoriale Atmosphäre ermöglichte, einschließlich Stürmen, die nichts mit dem Jet zu tun hatten. Die beiden Teleskope ermöglichten einen umfassenderen Blick auf die komplexe Atmosphäre des Jupiter und die Prozesse, die innerhalb der Schichten ablaufen.
„Wir wussten, dass die unterschiedlichen Wellenlängen von Webb und Hubble die dreidimensionale Struktur von Gewitterwolken offenbaren würden, aber wir konnten auch den Zeitpunkt der Daten nutzen, um zu sehen, wie schnell sich Stürme entwickeln“, sagte der Co-Autor der Studie, Michael Wong, Planetenforscher bei die University of California, Berkeley, die die zugehörigen Hubble-Beobachtungen leitete, in einer Stellungnahme.
Zukünftige Beobachtungen von Jupiter mit dem Webb-Teleskop könnten weitere Erkenntnisse über den Jetstream liefern, etwa ob sich seine Geschwindigkeit und Höhe im Laufe der Zeit ändern, sowie andere Überraschungen.
„Es ist für mich erstaunlich, dass wir nach Jahren der Verfolgung von Jupiters Wolken und Winden von zahlreichen Observatorien aus immer noch mehr über Jupiter lernen können und dass Merkmale wie dieser Jet verborgen bleiben können, bis diese neuen NIRCam-Bilder im Jahr 2022 aufgenommen wurden“, sagte er Studienkoautor Leigh Fletcher, Professor für Planetenwissenschaften an der Universität Leicester im Vereinigten Königreich, in einer Erklärung.
„Jupiter hat ein kompliziertes, aber wiederholbares Muster von Winden und Temperaturen in seiner äquatorialen Stratosphäre, hoch über den Winden in den Wolken und im Dunst, die bei diesen Wellenlängen gemessen werden. Wenn die Stärke dieses neuen Jets mit diesem oszillierenden Stratosphärenmuster zusammenhängt, können wir davon ausgehen, dass sich der Jet in den nächsten zwei bis vier Jahren erheblich verändern wird – es wird wirklich spannend, diese Theorie in den kommenden Jahren zu testen.“