Ultraviolett- und Infrarotbilder des NASA-Raumfahrzeugs Cassini und des Hubble-Weltraumteleskops zeigen aktive und ruhige Auroren am Nord- und Südpol des Saturn.
Die NASA richtete mehrere Augenpaare auf Saturn, als der Planet an seinen Polen eine tanzende Lichtshow abspielte. Während das Hubble-Weltraumteleskop der NASA, das die Erde umkreist, die nördlichen Auroren in ultravioletten Wellenlängen beobachten konnte, erhielt das Cassini-Raumschiff der NASA, das den Saturn umkreist, komplementäre Nahaufnahmen in infraroter, sichtbarer und ultravioletter Wellenlänge. Cassini konnte auch nördliche und südliche Teile des Saturn sehen, die nicht zur Erde zeigen.
Das Ergebnis ist eine Art Schritt-für-Schritt-Choreografie, die detailliert beschreibt, wie sich die Auroren bewegen, die Komplexität dieser Auroren zeigt und wie Wissenschaftler einen Ausbruch der Sonne und seine Wirkung auf die magnetische Umgebung am Saturn in Verbindung bringen können.
Während die vorhangartigen Auroren, die wir auf der Erde sehen, unten grün und oben rot sind, hat uns die Cassini-Sonde der NASA ähnliche vorhangartige Auroren am Saturn gezeigt, die unten rot und oben lila sind. So würden die Auroren für das menschliche Auge aussehen Bildnachweis: NASA
"Saturns Auroren können launisch sein - Sie sehen vielleicht Feuerwerk, Sie sehen vielleicht nichts", sagte Jonathan Nichols von der Universität Leicester in England, der die Arbeit an den Hubble-Bildern leitete. "Im Jahr 2013 wurden wir mit einem wahrhaft smorgasbord von tanzenden Auroren verwöhnt, von stetig leuchtenden Ringen bis hin zu superschnellen Lichtblitzen, die über die Stange schießen."
Die Hubble- und Cassini-Bilder wurden auf die Monate April und Mai 2013 fokussiert. Die Bilder von Cassinis Ultraviolett-Bildgebungsspektrometer (UVIS), die aus einem ungewöhnlich engen Bereich von etwa sechs Saturnradien erhalten wurden, gaben einen Einblick in die sich ändernden Muster schwacher Emissionen auf Maßstäben von a einige hundert Meilen (Kilometer) und banden die Veränderungen in den Auroren an den schwankenden Wind geladener Teilchen, die die Sonne abblasen und am Saturn vorbeiströmen.
"Dies ist unser bisher bester Blick auf die sich schnell ändernden Muster der Auroralemission", sagte Wayne Pryor, ein Co-Ermittler von Cassini am Central Arizona College in Coolidge, Arizona. Andere helle Merkmale bleiben bestehen und drehen sich um die Stange, jedoch langsamer als bei Saturn. "
Die UVIS-Bilder, die auch von Teammitglied Aikaterini Radioti von der Universität Lüttich, Belgien, analysiert werden, legen nahe, dass ein Weg, auf dem helle Polarlichtstürme erzeugt werden können, die Bildung neuer Verbindungen zwischen Magnetfeldlinien ist. Dieser Prozess verursacht Stürme in der Magnetblase um die Erde. Der Film zeigt auch einen beständigen hellen Fleck der Aurora, der sich im Gleichschritt mit der Umlaufposition der Saturnmond-Mimas dreht. Während frühere UVIS-Bilder einen intermittierenden auroralen Lichtpunkt gezeigt hatten, der magnetisch mit dem Mond Enceladus verbunden war, schlägt der neue Film vor, dass ein weiterer Saturnmond die Lichtshow ebenfalls beeinflussen kann.
Die neuen Daten geben Wissenschaftlern auch Hinweise auf ein langjähriges Rätsel um die Atmosphäre riesiger Außenplaneten.
"Wissenschaftler haben sich gefragt, warum die hohen Atmosphären von Saturn und anderen Gasriesen weit über das hinausgehen, was normalerweise durch die Entfernung von der Sonne zu erwarten ist", sagte Sarah Badman, eine Mitarbeiterin des Spektrometer-Teams für visuelle und Infrarot-Kartierung von Cassini an der Lancaster University, England. „Wenn wir uns diese langen Bildsequenzen ansehen, die von verschiedenen Instrumenten aufgenommen wurden, können wir feststellen, wo die Aurora die Atmosphäre erwärmt, während die Partikel in sie eintauchen, und wie lange das Kochen dauert.“
Die Daten des sichtbaren Lichts haben Wissenschaftlern geholfen, die Farben der Saturn-Auroren herauszufinden. Während die vorhangartigen Auroren, die wir auf der Erde sehen, unten grün und oben rot sind, haben uns Cassinis Bildkameras ähnliche vorhangartige Auroren am Saturn gezeigt, die unten rot und oben lila sind, sagte Ulyana Dyudina. Mitarbeiter eines Imaging-Teams am California Institute of Technology, Pasadena, Kalifornien.
Der Farbunterschied tritt auf, weil die Auroren der Erde von angeregten Stickstoff- und Sauerstoffmolekülen und die Auroren des Saturn von angeregten Wasserstoffmolekülen dominiert werden.
„Wir haben zwar erwartet, dass die Saturn-Aurora etwas rot ist, weil Wasserstoff bei Erregung etwas rotes Licht abgibt, aber wir wussten auch, dass es je nach den Energien der geladenen Teilchen, die die Atmosphäre bombardieren, und der Dichte der Atmosphäre zu Farbveränderungen kommen kann“, so Dyudina sagte. "Wir waren begeistert von diesem farbenfrohen Display, das noch niemand zuvor gesehen hatte."
Wissenschaftler hoffen, dass zusätzliche Cassini-Arbeiten zeigen, wie sich Wolken geladener Teilchen auf dem Planeten bewegen, während er sich dreht und Sonnenstrahlen von der Sonne empfängt.
"Die Auroren am Saturn gehören zu den glamourösesten Merkmalen des Planeten - und die Aufmerksamkeit der NASA auf Paparazzi war unübersehbar", sagte Marcia Burton, eine Cassini-Wissenschaftlerin für Felder und Partikel am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien, die dabei hilft diese Beobachtungen zu koordinieren. "Wenn wir uns dem Teil des 11-jährigen Sonnenzyklus nähern, in dem die Sonne mehr Plasma-Blobs abgibt, hoffen wir, die Unterschiede zwischen den Auswirkungen der Sonnenaktivität und der internen Dynamik des Saturn-Systems zu beseitigen."
Es gibt noch viel zu tun. Eine Gruppe von Wissenschaftlern unter der Leitung von Tom Stallard von der University of Leicester analysiert derzeit komplementäre Daten, die im selben Zeitfenster von zwei bodengestützten Teleskopen in Hawaii aufgenommen wurden - dem W. M. Keck Observatorium und der NASA-Infrarot-Teleskopeinrichtung. Die Ergebnisse helfen ihnen zu verstehen, wie Partikel in der oberen Atmosphäre des Saturn ionisiert werden, und helfen ihnen, ein Jahrzehnt der bodengestützten Teleskopbeobachtungen des Saturn in die richtige Perspektive zu rücken, da sie sehen können, welche Datenstörung von der Erdatmosphäre ausgeht.
Über die NASA