Mithilfe des James-Webb-Weltraumteleskops haben Astronomen nie zuvor beobachtete Strukturen und Aktivitäten in der Jupiteratmosphäre über dem Großen Roten Fleck entdeckt. Diese seltsamen Merkmale scheinen durch starke atmosphärische Gravitationswellen verursacht zu werden.
Der Große Rote Fleck ist der größte Sturm im Sonnensystem, doppelt so groß wie die Erde, und es wird angenommen, dass er seit mindestens 300 Jahren wütet. Laut NASA. Die Windgeschwindigkeiten am Großen Roten Fleck betragen etwa 270 bis 425 Meilen pro Stunde (430 bis 680 Kilometer pro Stunde), bis zu 3,5-mal so schnell wie ein Hurrikan hier auf der Erde.
Doch trotz des Alters, der Größe und der Stärke des Sturms vermuteten Wissenschaftler tatsächlich, dass die Jupiteratmosphäre über dem Großen Roten Fleck überhaupt nicht so interessant war. Diese neuen Beobachtungen des Nahinfrarotspektrometers (NIRSpec) des JWST, das den massiven Scharlachroten Sturm im Juli 2022 beobachtete, zeigen jedoch, dass diese Annahme völlig falsch war.
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„Wir dachten, vielleicht naiv, dass dieser Bereich wirklich langweilig sein würde“, sagte Teamleiter Henrik Melin von der University of Leicester. Das sagte er in einer Erklärung. „Es ist tatsächlich genauso interessant wie das Nordlicht, wenn nicht sogar noch interessanter. Jupiter überrascht immer wieder.“
Welche Geheimnisse verbirgt der Große Rote Fleck?
Die obere Atmosphäre des Jupiter ist der Punkt, an dem die untere Atmosphäre des Planeten auf sein Magnetfeld trifft. Dies führt zu hellen Nord- und Südlichtern, angetrieben durch ein Bombardement geladener Teilchen der Sonne und gespeist durch einen Sprühnebel vulkanischen Materials, der vom Jupitermond Io, dem aktivsten Vulkankörper im Sonnensystem, ausbricht.
Jupiter ist möglicherweise eines der hellsten Objekte am Nachthimmel über der Erde und kann bei klarem Himmel gut gesehen werden. Abgesehen vom Nord- und Südlicht leuchtet die Atmosphäre des größten Planeten im Sonnensystem jedoch nur schwach, was es für bodengestützte Teleskope schwierig macht, detailliert durch die Erdatmosphäre zu sehen.
Vom Standort des James-Webb-Weltraumteleskops, eine Million Meilen von der Erde entfernt, stellt die Atmosphäre unseres Planeten kein Hindernis für dieses 10-Milliarden-Dollar-Weltraumteleskop dar. Darüber hinaus ermöglicht die Empfindlichkeit des James Webb-Weltraumteleskops im Infrarotspektrum, die Atmosphäre des Gasriesen bis ins kleinste Detail zu sehen, einschließlich der Region über dem Großen Roten Fleck.
Um herauszufinden, ob diese Region etwas lichtschwach war, haben Melin und seine Kollegen sie mit NIRSpec, dem Hauptinstrument des James Webb-Weltraumteleskops, gezielt anvisiert. Dies führte zur Entdeckung einer Vielzahl komplexer Strukturen im Sichtfeld des James Webb-Weltraumteleskops, darunter dunkle Bögen und helle Flecken.
Obwohl einfallendes Sonnenlicht für den Großteil des von Jupiters Atmosphäre sichtbaren Lichts verantwortlich ist, geht das Team davon aus, dass es anderes Licht geben muss, das Veränderungen in der Form und Struktur der oberen Jupiteratmosphäre verursacht.
„Eine Möglichkeit, diese Struktur zu ändern, sind Schwerkraftwellen, ähnlich wie Wellen, die an einem Strand aufschlagen und Wellen im Sand erzeugen“, erklärte Melin. „Diese Wellen werden tief in der turbulenten unteren Atmosphäre rund um den Großen Roten Fleck erzeugt und können sich nach oben ausbreiten und dabei die Struktur und Emissionen der oberen Atmosphäre verändern.“
Diese Gravitationswellen unterscheiden sich stark von Gravitationswellen Schwere Wellen, bei letzteren handelt es sich um kleine Wellen in Raum und Zeit, die Albert Einstein 1915 in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie vorhersagte. Gravitationswellen breiten sich durch die Atmosphäre aus, anders als das Gefüge der Raumzeit als Schwerkraft Wellen tun es.
Diese atmosphärischen Schwerewellen sind von Zeit zu Zeit auch auf der Erde zu beobachten, aber diese Bodenwellen sind viel weniger intensiv und kraftvoll als das gleiche Phänomen, das über Jupiter auftritt.
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Das Team hofft nun, die Merkmale des neu entdeckten Großen Roten Flecks und die komplexen Wellenmuster dahinter mithilfe des James Webb-Weltraumteleskops weiterverfolgen zu können. Diese zukünftige Forschung könnte zeigen, wie Wellen durch die obere Atmosphäre des Gasriesen fließen und wie dies die Bewegung der beobachteten Strukturen bewirkt.
Die Ergebnisse sollen dazu beitragen, die Energieverteilung auf Jupiter besser zu verstehen, und könnten dazu beitragen, die Mission Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) zu unterstützen.
JUICE wurde am 14. April 2023 gestartet und wird 2031 Jupiter und seine Monde erreichen und detaillierte Beobachtungen von Jupiter und seinen drei großen ozeanischen Monden Ganymed, Callisto und Europa durchführen.
Die Ergebnisse des Teams wurden in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.
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