Webb-Teleskop wirft Licht auf Jupiters Atmosphäre

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Dieses Bild von Jupiter, aufgenommen mit der Nahinfrarotkamera (NIRCam) des James Webb-Weltraumteleskops der NASA, bietet atemberaubende Details des majestätischen Planeten im Infrarotlicht. In diesem Fall weist die Helligkeit auf große Höhe hin. Die zahlreichen hellen weißen „Flecken“ und „Streifen“ sind wahrscheinlich sehr hoch gelegene Wolkenoberseiten von konvektiven Stürmen. Die rot erscheinenden Polarlichter erstrecken sich bis in größere Höhen über dem Nord- und Südpol des Planeten. Im Gegensatz dazu weisen die dunklen Bänder nördlich der Äquatorregion eine geringe Wolkendecke auf. Foto: NASA, ESA, CSA, STScI, R. Hueso (Universität des Baskenlandes), I. de Pater (Universität Kalifornien, Berkeley), T. Fouchet (Pariser Observatorium), L. Fletcher (Universität Leicester), M. Wong (University of California, Berkeley), J. DePasquale (STScI)

Das James Webb-Weltraumteleskop der NASA hat ein neues, noch nie zuvor gesehenes Merkmal in der Atmosphäre des Jupiter entdeckt. Der Hochgeschwindigkeits-Jetstream, der sich über eine Breite von mehr als 4.800 Kilometern erstreckt, befindet sich oberhalb des Jupiteräquators, über den großen Wolkenschichten.. Dort wehen Windgeschwindigkeiten von 515 Kilometern pro Stunde.

Die Entdeckung dieses Jets bietet Erkenntnisse darüber, wie die Schichten der berühmten turbulenten Atmosphäre des Jupiter miteinander interagieren und wie das Webb-Weltraumteleskop das einzige ist, das in der Lage ist, diese Merkmale zu verfolgen.

„Das hat uns total überrascht“, bestätigt Ricardo Hueso von der Universität des Baskenlandes (Spanien), Hauptautor der Studie, die gerade veröffentlicht wird. Naturastronomie in dem sie die Ergebnisse beschreiben.

„Was wir in Jupiters Atmosphäre immer als verschwommenen Dunst gesehen haben, erscheinen jetzt als scharfe Merkmale, die wir zusammen mit der schnellen Rotation des Planeten verfolgen können“, sagt Hueso.

Das Wissenschaftlerteam analysierte Daten von Webbs NIRCam (Nahinfrarotkamera), die im Juli 2022 aufgenommen wurden. Das Programm Frühzeitige Veröffentlichungswissenschaftgemeinsam geleitet von Imke de Pater von der University of California in Berkeley und Thierry Fouchet vom Pariser Observatorium, wurde entwickelt, um Jupiter im Abstand von 10 Stunden oder einen Jupitertag in jeweils vier verschiedenen Filtern abzubilden.

Imke de Pater erklärt: „Obwohl mehrere bodengestützte Teleskope, Raumfahrzeuge wie Juno und Cassini der NASA und das Hubble-Weltraumteleskop die sich ändernden Wettermuster des Jupitersystems beobachtet haben, Webb hat bereits neue Erkenntnisse über Jupiters Ringe, Satelliten und Atmosphäre geliefert“.

Jupiters Atmosphäre

Während sich Jupiter in vielerlei Hinsicht von der Erde unterscheidet (er ist ein Gasriese und die Erde ist felsig und gemäßigt), haben beide Planeten geschichtete Atmosphären. Die von diesen anderen Missionen beobachteten Infrarot-, sichtbaren, Radio- und Ultraviolettlichtwellenlängen erfassen die unteren, tieferen Schichten der Planetenatmosphäre, wo Riesige Stürme und Wolken aus Ammoniakeis herrschen.

Andererseits reagiert der Nahinfrarot-Blick des Webb-Teleskops empfindlicher auf die höher gelegenen Schichten der Atmosphäre, etwa 25 bis 50 Kilometer über den Wolkendecken des Jupiter. Auf Bildern im nahen Infrarot erscheint der Dunst in großer Höhe oft verschwommen, mit hellerem Licht in der Äquatorregion. Mit Webb werden die feineren Details innerhalb des hellen, verschwommenen Bandes aufgelöst.

In dieser Arbeit heißt es das Neu entdeckter Jetstream bewegt sich mit etwa 515 Kilometern pro Stunde, doppelt so starke anhaltende Winde wie ein Hurrikan der Kategorie 5 auf der Erde. Er befindet sich etwa 40 Kilometer über den Wolken, in der unteren Stratosphäre des Jupiter.

Durch den Vergleich der von Webb in großer Höhe beobachteten Winde mit denen aus tieferen Schichten von Hubble konnte dieses Team messen, wie schnell sich die Winde mit der Höhe ändern.

Sie weisen darauf hin, dass Webbs hervorragende Auflösung und Wellenlängenabdeckung zwar die Erkennung kleiner Wolkenmerkmale zur Verfolgung des Jets ermöglichten, ergänzende Hubble-Beobachtungen, die einen Tag nach Webbs durchgeführt wurden, jedoch auch entscheidend für die Bestimmung des Grundzustands der äquatorialen Atmosphäre des Jupiters und die Beobachtung der Entwicklung waren von konvektiven Stürmen am Äquator, die nicht mit dem Jet verbunden sind.

Kompliziertes Windmuster

In diesem Sinne betont Michael Wong von der University of California in Berkeley, der die zugehörigen Hubble-Beobachtungen leitete: „Wir wussten, dass die unterschiedlichen Wellenlängen von Webb und Hubble die dreidimensionale Struktur von Gewitterwolken offenbaren würden, aber.“ Mithilfe des Datentimings konnten wir auch sehen, wie schnell sich Stürme entwickeln“.

Forscher warten auf weitere Beobachtungen von Jupiter mit dem Webb-Teleskop, um festzustellen, ob die Geschwindigkeit und Höhe des Jupiters Jet sie verändern sich im Laufe der Zeit.

In dieser Reihenfolge weist Leigh Fletcher, ein Planetenforscher an der Universität Leicester im Vereinigten Königreich, darauf hin, dass „Jupiter weist in seiner äquatorialen Stratosphäre ein kompliziertes, aber wiederholbares Muster von Winden und Temperaturen auf, deutlich über den bei diesen Wellenlängen gemessenen Wolkenwinden und Dunsten. „Wenn die Stärke dieses neuen Jets mit diesem oszillierenden Stratosphärenmuster zusammenhängt, können wir davon ausgehen, dass der Jet in den nächsten zwei bis vier Jahren erheblich variieren wird.“

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