Hubbles atemberaubende Grand Tour durch das äußere Sonnensystem

Atemberaubende jährliche Beobachtungen zeigen Veränderungen in der Atmosphäre der Gasriesen

In der griechischen Mythologie regierte zuerst eine Rasse von Riesen, die Titanen genannt, die Welt. Die alten Titanen des Sonnensystems sind die äußeren Planeten: Jupiter, Saturn, Uranus, und Neptun. Die inneren Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars, die sich dicht an die warme Sonne kuscheln, sind im Vergleich Kieselsteine. Diese Monster, die sich von 500 Millionen bis 3 Milliarden Meilen von der Sonne erstrecken, sind ebenso abgelegen wie mysteriös und leben so weit von der Sonne entfernt, dass Wasser sofort zu festem Eis gefriert. Diese sogenannten Gasriesen haben alle tiefe wirbelnde Atmosphären, die hauptsächlich aus Urelementen bestehen. Sie haben keine festen Oberflächen.

In den 1970er und 1980er Jahren wurde NASA‘s Pioneer 10 und 11 und Voyager 1 und 2 machten zuerst die Langstreckenwanderung zum äußeren Sonnensystem. Sie lieferten der Menschheit schillernde Nahaufnahmen dieser bemerkenswert komplexen Welten. In den 1990er Jahren kam die Hubble-Weltraumteleskop um dort weiterzumachen, wo diese interplanetaren Pfadfinder aufgehört haben. Jährlich überwacht Hubble die Veränderungen in der farbenfrohen, wirbelnden Atmosphäre des Jupiter, saisonale Stürme, die auf Saturn und Uranus kommen und gehen, und einen wandernden dunklen Fleck, der auf Neptun einen Blick auf die Uhr zeigt. Als Wettermann des Sonnensystems gibt Hubbles ultrascharfe Überwachung dieser großartigen Riesen Astronomen immer wieder Einblicke in ein sich ständig änderndes Kaleidoskop des Wetters auf anderen Welten.

Von seinem Aussichtspunkt hoch über der Erdatmosphäre hat das Hubble-Weltraumteleskop der NASA die diesjährige große Tour durch das äußere Sonnensystem abgeschlossen – und liefert gestochen scharfe Bilder, die aktuelle und frühere Beobachtungen von interplanetaren Raumfahrzeugen ergänzen. Dies ist das Reich der Riesenplaneten – Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun – die sich bis zum 30-fachen der Entfernung zwischen Erde und Sonne erstrecken.

Im Gegensatz zu den felsigen terrestrischen Planeten wie Erde und Mars, die sich eng an die Wärme der Sonne schmiegen, bestehen diese weit entfernten Welten hauptsächlich aus kühlen Gassuppen aus Wasserstoff, Helium, Ammoniak, Methan und tiefem Wasser um einen gepackten, intensiv heißen, kompakten Kern .

Obwohl Roboter-Raumschiffe in den letzten 50 Jahren Schnappschüsse ihrer Besuche auf diesen vier riesigen Planeten gesendet haben, ändert sich ihre wirbelnde, farbenfrohe Atmosphäre ständig. Während Roboter-Raumschiffe, die nahe an den Planeten fliegen, schärfere Bilder aufnehmen können, besucht Hubble diese fernen Welten häufig, um neue Überraschungen zu entdecken und neue Einblicke in ihr wildes Wetter zu bieten, das von noch weitgehend unbekannten dynamischen Kräften unter den Wolkenspitzen angetrieben wird.

Von seinem Aussichtspunkt hoch über der Erdatmosphäre hat das Hubble-Weltraumteleskop der NASA die diesjährige große Tour durch das äußere Sonnensystem – Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun – abgeschlossen und gestochen scharfe Bilder zurückgegeben, die aktuelle und frühere Beobachtungen von interplanetaren Raumfahrzeugen ergänzen. Bildnachweis: NASA, ESA, Amy Simon (NASA-GSFC), Michael H. Wong (UC Berkeley). Joseph DePasquale (STScI)

Hubbles Schnappschüsse der äußeren Planeten zeigen sowohl extreme als auch subtile Veränderungen, die in diesen fernen Welten schnell stattfinden. Hubbles scharfe Sicht gibt Einblicke in die faszinierenden, dynamischen Wettermuster und Jahreszeiten dieser Gasriesen und ermöglicht es Astronomen, die sehr ähnlichen – und sehr unterschiedlichen – Ursachen ihrer wechselnden Atmosphären zu untersuchen.

Diese Hubble-Bilder sind Teil der jährlichen Karten jedes Planeten, die im Rahmen des Outer Planets Atmospheres Legacy-Programms oder OPAL aufgenommen wurden. Das Programm bietet jährliche globale Ansichten der äußeren Planeten, um nach Veränderungen ihrer Stürme, Winde und Wolken zu suchen. Hubbles Langlebigkeit und sein einzigartiger Aussichtspunkt geben Astronomen die einmalige Gelegenheit, die äußeren Planeten jährlich zu überprüfen. Die Erkenntnisse aus dem OPAL-Programm können auch weit über unser eigenes Sonnensystem hinaus bei der Untersuchung der Atmosphären von Planeten, die andere Sterne als unsere Sonne umkreisen, erweitert werden.

Hubbles 2021-Bilder von Jupiter verfolgen die sich ständig verändernde Landschaft seiner turbulenten Atmosphäre, in der mehrere neue Stürme ihre Spuren hinterlassen. Bildnachweis: NASA, ESA, A. Simon (NASA-GSFC) und MH Wong (UC Berkeley); Bildverarbeitung: J. DePasquale (STScI)

Jupiter

Die diesjährigen Hubble-Bilder des Jupiter verfolgen die sich ständig verändernde Landschaft seiner turbulenten Atmosphäre, in der mehrere neue Stürme ihre Spuren hinterlassen, und das Tempo der Farbänderungen in der Nähe des Äquators des Planeten überrascht die Forscher weiterhin.

Hubbles 4. September^NS Foto zeigt die turbulente Atmosphäre des Riesenplaneten in vollem Umfang.

Die äquatoriale Zone des Planeten ist im Vergleich zu früheren Verdunkelungsepisoden viel länger in einem tiefen Orangeton geblieben. Während sich der Äquator seit einigen Jahren von seinem traditionellen weißen oder beigefarbenen Aussehen verändert hat, waren die Wissenschaftler überrascht, dass die tiefere orange Farbe in Hubbles jüngster Bildgebung beibehalten wurde, und erwarteten stattdessen, dass die Zone ihre rötliche Dunstschicht verliert.

Direkt über dem Äquator stellen Forscher das Auftreten mehrerer neuer Stürme fest, die während der Voyager-Ära den Spitznamen “Lastkähne” erhielten. Diese länglichen roten Blutkörperchen können als zyklonische Wirbel definiert werden, deren Aussehen unterschiedlich ist. Während einige der Stürme scharf definiert und klar sind, sind andere verschwommen und dunstig. Dieser Unterschied im Aussehen wird durch die Eigenschaften innerhalb der Wirbelwolken verursacht.

„Jedes Mal, wenn wir neue Daten erhalten, hauen mich die Bildqualität und die Details der Cloud-Funktionen immer wieder um“, sagt Amy Simon vom Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. „Es fällt mir auf, wenn ich Jupiter anschaue, in den Kähnen oder im roten Band direkt darunter, sieht man Wolkenstrukturen, die deutlich tiefer liegen. Wir sehen hier viel Struktur und vertikale Tiefenvariationen.“

Forscher stellen auch fest, dass ein Feature namens “Red Spot Jr.” (Oval BA), unterhalb des Großen Roten Flecks, wo Hubble gerade entdeckt hat, dass sich die Winde beschleunigen, ist immer noch eine dunklere beige Farbe und wird von einer Reihe weißer, antizyklonaler Stürme im Süden begleitet.

Hubbles Blick auf Saturn im Jahr 2021 zeigt schnelle und extreme Farbänderungen in den Bändern der nördlichen Hemisphäre des Planeten. Bildnachweis: NASA, ESA, A. Simon (NASA-GSFC) und MH Wong (UC Berkeley); Bildverarbeitung: A. Pagan (STScI)

Saturn

Hubbles neuer Blick auf Saturn am 12. September^NS zeigt schnelle und extreme Farbwechsel der Bänder auf der Nordhalbkugel des Planeten, wo jetzt Frühherbst ist. Die Bänder haben sich in den Hubble-Beobachtungen sowohl 2019 als auch 2020 verändert. Insbesondere war der ikonische sechseckige Sturm von Saturn, der erstmals 1981 von der Raumsonde Voyager 2 entdeckt wurde, im Jahr 2020 schwer zu unterscheiden, aber 2021 ist er erneut deutlich zu erkennen. Hubbles Saturn-Bild fängt ein der Planet nach dem Winter auf der Südhalbkugel, sichtbar in der anhaltenden bläulichen Farbe des Südpols. In der Vergangenheit hat Hubble es Forschern ermöglicht, die jahreszeitlichen Veränderungen der nördlichen Hemisphäre genau zu verfolgen.

„Das können wir am besten mit Hubble. Mit der hohen Auflösung von Hubble können wir die Dinge darauf eingrenzen, welches Band sich tatsächlich ändert“, sagte Michael Wong von der Universität von Kalifornien, Berkeley. „Wenn Sie dies durch ein bodengestütztes Teleskop betrachten, verschwimmen unsere Atmosphären etwas und Sie verlieren einige dieser Farbvariationen. Nichts vom Boden aus wird so scharfe Bilder mit sichtbarem Licht erhalten wie die von Hubble.“

Hubbles Ansicht von Uranus im Jahr 2021 bildete die nördliche Hemisphäre des Planeten während seines Frühlings ab. Die Zunahme der von der Sonne absorbierten ultravioletten Strahlung scheint eine Aufhellung der Polarregion zu bewirken. Bildnachweis: NASA, ESA, A. Simon (NASA-GSFC) und MH Wong (UC Berkeley); Bildverarbeitung: A. Pagan (STScI)

Uranus

Hubbles 25. Oktober^NS Blick auf Uranus rückt die helle Nordpolarhaube des Planeten ins Rampenlicht. Es ist Frühling auf der Nordhalbkugel und die Zunahme der von der Sonne absorbierten ultravioletten Strahlung scheint die Polarregion aufzuhellen. Forscher untersuchen, wie sich die Aufhellung der Polarhaube aus Veränderungen der Konzentration des atmosphärischen Methangases und der Eigenschaften von Dunstpartikeln sowie der atmosphärischen Strömungsmuster ergibt. Seltsamerweise bleibt die scharfe südlichste Grenze, selbst wenn die atmosphärische Haube heller wird, auf demselben Breitengrad fixiert. Dies war in den letzten Jahren der OPAL-Beobachtungen konstant, vielleicht weil ein Jetstream auf diesem Breitengrad von 43 Grad eine Barriere errichtet.

Hubbles Blick auf Neptun im Jahr 2021 ergab, dass ein neuer, „dunkler Fleck“, ein Sturm, der 2018 entdeckt wurde, die Richtung umgekehrt hat und sich nach Norden bewegt. Bildnachweis: NASA, ESA, A. Simon (NASA-GSFC) und MH Wong (UC Berkeley); Bildverarbeitung: A. Pagan (STScI)

Neptun

In Beobachtungen vom 7. September^NS, fanden Forscher heraus, dass Neptuns dunkler Fleck, von dem kürzlich festgestellt wurde, dass er sich von der Bewegung in Richtung Äquator umgedreht hat, auf diesem Bild noch immer zusammen mit einer verdunkelten Nordhalbkugel sichtbar ist. Es gibt auch einen bemerkenswerten dunklen, länglichen Kreis, der den Südpol von Neptun umgibt. Die blaue Farbe von Neptun und Uranus ist das Ergebnis der Absorption von rotem Licht durch die methanreiche Atmosphäre der Planeten, kombiniert mit dem gleichen Rayleigh-Streuungsprozess, der den Himmel der Erde blau macht. Im Jahr 2021 gibt es auf Neptun nur wenige helle Wolken, und sein ausgeprägtes Blau mit einem einzigartigen großen dunklen Fleck erinnert sehr an das, was Voyager 2 1989 sah.

Von seinem Aussichtspunkt hoch über der Erdatmosphäre hat das Hubble-Weltraumteleskop der NASA die diesjährige große Tour durch das äußere Sonnensystem – Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun – abgeschlossen und gestochen scharfe Bilder zurückgegeben, die aktuelle und frühere Beobachtungen von interplanetaren Raumfahrzeugen ergänzen. Bildnachweis: NASA, ESA, Amy Simon (NASA-GSFC), Michael H. Wong (UC Berkeley). Joseph DePasquale (STScI)

Das Hubble-Weltraumteleskop ist ein Projekt der internationalen Zusammenarbeit zwischen der NASA und der ESA (European Space Agency). Das Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, verwaltet das Teleskop. Das Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, führt Hubble-Forschungsoperationen durch. STScI wird für die NASA von der Association of Universities for Research in Astronomy in Washington, DC betrieben