NASA’s Webb enthüllt neue Details und Geheimnisse in Jupiters Aurora

Originalveröffentlichung am 12.05.2025 zu finden unter: https://webbtelescope.org/news/news-releases

Zusammenfassung: Webb sieht das flackernde, fluktuierende und wellenförmige Polarlicht am Nordpol des Jupiters

Die Polarlichter der Erde, auch bekannt als Nord- und Südlicht, erscheinen als schimmernde Vorhänge, die für Beobachter am Boden und sogar für Astronauten an Bord der Internationalen Raumstation sichtbar sind. Polarlichter entstehen, wenn energiereiche Teilchen von der Sonne durch unser Magnetfeld gebündelt werden und in der Nähe der irdischen Pole auf die Atmosphäre prallen.

Auf dem Planeten Jupiter treten Polarlichter in einem viel größeren Ausmaß auf – sowohl größer als auch hundertmal heller als auf der Erde. Die Astronomen richteten den scharfen Blick von Webb auf Jupiter und stellten fest, daß seine Polarlichter „knallen“ und „zischen“ und sich in Zeiträumen von Minuten oder sogar Sekunden verändern.

NASA’s James-Webb-Weltraumteleskop hat neue Details der Polarlichter auf dem größten Planeten unseres Sonnensystems eingefangen. Die tanzenden Lichter, die auf dem Jupiter beobachtet werden, sind Hunderte Male heller als die auf der Erde. Dank der hohen Empfindlichkeit des Webb-Teleskops konnten die Astronomen diese Phänomene untersuchen, um die Magnetosphäre des Jupiters besser zu verstehen.

Polarlichter entstehen, wenn hochenergetische Teilchen in die Atmosphäre eines Planeten in der Nähe seiner Magnetpole eindringen und mit Atomen oder Gasmolekülen zusammenstoßen. Auf der Erde sind sie als Nord- und Südlicht bekannt. Die Polarlichter auf dem Jupiter sind nicht nur enorm groß, sondern auch hundertmal energiereicher als die in der Erdatmosphäre. Die Polarlichter auf der Erde werden durch Sonnenstürme verursacht – wenn geladene Teilchen von der Sonne auf die obere Atmosphäre niederregnen, Gase mit Energie anregen und sie in Rot-, Grün- und Violetttönen leuchten lassen.

Jupiter hat eine weitere Quelle für seine Polarlichter: Das starke Magnetfeld des Gasriesen fängt geladene Teilchen aus seiner Umgebung ein. Dazu gehören nicht nur die geladenen Teilchen im Sonnenwind, sondern auch die Teilchen, die von seinem Mond Io, der für seine zahlreichen und großen Vulkane bekannt ist, ins All geschleudert werden. Die Vulkane von Io spucken Teilchen aus, die der Schwerkraft des Mondes entkommen und den Jupiter umkreisen. Eine Flut von geladenen Teilchen, die von der Sonne freigesetzt wird, erreicht ebenfalls den Planeten. Das große und starke Magnetfeld des Jupiters fängt alle geladenen Teilchen ein und beschleunigt sie auf enorme Geschwindigkeiten. Diese schnellen Teilchen prallen mit hoher Energie auf die Atmosphäre des Planeten, was das Gas anregt und zum Leuchten bringt.

Die einzigartigen Fähigkeiten des Webb-Teleskops ermöglichen nun neue Einblicke in die Polarlichter des Jupiters. Die Empfindlichkeit des Teleskops ermöglicht es den Astronomen, sich schnell verändernde Polarlichter zu erfassen. Die neuen Daten wurden am 25. Dezember 2023 von einem Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Jonathan Nichols von der University of Leicester in Großbritannien mit Webb’s NIRCam (Nahinfrarotkamera aufgenommen.

„Was für ein Weihnachtsgeschenk das war – es hat mich einfach umgehauen“, sagte Nichols. „Wir wollten sehen, wie schnell sich die Polarlichter ändern, weil wir erwartet hatten, daß sie vielleicht über eine Viertelstunde oder so langsam heller werden und wieder verblassen. Stattdessen beobachteten wir, wie die gesamte Polarlichtregion zischend und lebhaft aufleuchtete, manchmal im Sekundentakt.“

Das Team untersuchte insbesondere die Emission des Triwasserstoff-Kations (H₃⁺), das in Polarlichtern entstehen kann. Sie fanden heraus, daß diese Emission viel variabler ist als bisher angenommen. Die Beobachtungen werden dazu beitragen, daß die Wissenschaftler besser verstehen, wie die obere Atmosphäre des Jupiters aufgeheizt und abgekühlt wird.

Das Team fand auch einige unerklärliche Beobachtungen in ihren Daten.

„Was diese Beobachtungen noch spezieller macht, ist die Tatsache, daß wir gleichzeitig mit NASA’s Hubble-Weltraumteleskop Bilder im Ultraviolett gemacht haben“, fügt Nichols hinzu. „Seltsamerweise hatte das hellste Licht, das von Webb beobachtet wurde, kein echtes Gegenstück in den Hubble-Bildern. Das hat uns Kopfzerbrechen bereitet. Um die von Webb und Hubble beobachtete Kombination von Helligkeit zu erreichen, müssen große Mengen sehr niederenergetischer Teilchen auf die Atmosphäre treffen, was bisher für unmöglich gehalten wurde. Wir verstehen immer noch nicht, wie das passiert“.

Das Team plant nun, diese Diskrepanz zwischen den Daten von Hubble und Webb zu untersuchen und die weiteren Auswirkungen auf die Jupiteratmosphäre und die Weltraumumgebung zu erforschen. Außerdem wollen sie diese Forschung mit weiteren Webb-Beobachtungen fortsetzen, die sie mit Daten der NASA-Raumsonde Juno vergleichen können, um die Ursache der rätselhaften hellen Emission besser zu ergründen.

Diese Ergebnisse wurden heute in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Das James-Webb-Weltraumteleskop ist das weltweit führende Observatorium für Weltraumforschung. Webb wird Rätsel in unserem Sonnensystem lösen, einen Blick auf ferne Welten um andere Sterne werfen und die geheimnisvollen Strukturen und Ursprünge unseres Universums und unseren Platz darin erforschen. Webb ist ein internationales Programm unter der Leitung der NASA und ihrer Partner ESA (Europäische Weltraumorganisation) und CSA (Kanadische Weltraumorganisation).

Nahbeobachtungen von Polarlichtern auf Jupiter

Ansicht: NASA, ESA, CSA, Jonathan Nichols (University of Leicester),
Mahdi Zamani (ESA/Webb)

Fast Facts
Objekt
Objektname(n): Jupiter
Objektbeschreibung: Aurora des Gasriesen
Daten
Instrument: NIRCam
Filter: F335M

Über das Bild: NASA’s James-Webb-Weltraumteleskop hat neue Details der Polarlichter auf dem größten Planeten unseres Sonnensystems eingefangen. Die tanzenden Lichter, die auf dem Jupiter beobachtet werden, sind Hunderte Male heller als die auf der Erde sichtbaren.

Diese Beobachtungen von Jupiters Polarlichtern bei einer Wellenlänge von 3,36 Mikrometern (F335M) wurden mit der NIRCam (Nahinfrarotkamera) von Webb am 25. Dezember 2023 aufgenommen. Die Wissenschaftler fanden heraus, daß die Emission des Triwasserstoff-Kations, bekannt als H₃⁺, viel variabler ist als bisher angenommen. H₃⁺ entsteht durch den Aufprall von hochenergetischen Elektronen auf molekularen Wasserstoff. Da diese Emission im Infraroten hell leuchtet, sind die Webb-Instrumente gut ausgerüstet, um sie zu beobachten.

Auszug der Polarlicht-Beobachtungen auf dem Jupiter (NIRCam Ansicht)

Ansicht: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Observatory of Paris), Leigh Fletcher (University of Leicester),
Michael H. Wong (UC Berkeley), Joseph DePasquale (STScI),
Jonathan Nichols (University of Leicester), Mahdi Zamani (ESA/Webb)

Fast Facts
Objekt
Objektname(n): Jupiter
Objektbeschreibung: Aurora des Gasriesen
Daten
Instrument: NIRCam
Filter: Links: F335M Rechts: F164N, F212N, F360M
Bild
Farbinformation: Das Jupiterbild auf der rechten Seite ist ein Komposit aus Einzelbelichtungen, die vom James-Webb-Weltraumteleskop mit dem NIRCam-Instrument aufgenommen wurden. Drei Filter wurden verwendet, um schmale Wellenlängenbereiche zu erfassen. Die Farbe ergibt sich aus der Zuordnung verschiedener Farbtöne (Farben) zu jedem monochromatischen (Graustufen-)Bild, das einem einzelnen Filter zugeordnet ist. In diesem Fall sind die zugewiesenen Farben:
Rot: F360M Grün: F212N Blau: F164N

Über das Bild: Diese Beobachtungen von Jupiters Polarlichtern (links im obigen Bild) bei 3,36 Mikrometern (F335M) wurden mit der NIRCam (Nahinfrarotkamera) des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA am 25. Dezember 2023 aufgenommen. Die Wissenschaftler fanden heraus, daß die Emission des Triwasserstoff-Kations, bekannt als H₃⁺, viel variabler ist als bisher angenommen. H₃⁺ entsteht durch den Aufprall von hochenergetischen Elektronen auf molekularen Wasserstoff. Da diese Emission im Infraroten hell leuchtet, sind die Webb-Instrumente gut ausgerüstet, um sie zu beobachten. Das Bild auf der rechten Seite zeigt den Planeten Jupiter, um die Lage der beobachteten Polarlichter zu verdeutlichen. Das Bild wurde ursprünglich 2023 veröffentlicht.

Auszug der Polarlicht-Beobachtungen auf dem Jupiter

Video: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Observatory of Paris), Leigh Fletcher (University of Leicester), Michael H. Wong (UC Berkeley), Joseph DePasquale (STScI),
Jonathan Nichols (University of Leicester), Mahdi Zamani (ESA/Webb)

Diese Beobachtungen von Jupiters Polarlichtern (links im obigen Bild) bei 3,36 Mikrometer (F335M) wurden am 25. Dezember 2023 mit der NIRCam (Nahinfrarotkamera) des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA aufgenommen. Die Wissenschaftler fanden heraus, daß die Emission des Triwasserstoff-Ions, bekannt als H₃⁺, viel variabler ist als bisher angenommen. H₃⁺ entsteht durch den Aufprall von hochenergetischen Elektronen auf molekularen Wasserstoff. Da diese Strahlung im Infraroten hell leuchtet, sind die Instrumente von Webb gut dafür ausgerüstet, sie zu beobachten. Das Bild rechts zeigt den Planeten Jupiter, um die Lage der beobachteten Polarlichter zu verdeutlichen. Das Bild wurde ursprünglich im Jahr 2023 veröffentlicht.

Nahbeobachtungen von Polarlichtern auf Jupiter

Video: NASA, ESA, CSA, Jonathan Nichols (University of Leicester), Mahdi Zamani (ESA/Webb)

Diese Beobachtungen von Jupiters Polarlichtern bei einer Wellenlänge von 3,36 Mikrometern (F335M) wurden am 25. Dezember 2023 mit der NIRCam (Nahinfrarotkamera) des Webb aufgenommen.

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die Emission des Triwasserstoff-Ions, bekannt als H₃⁺, viel variabler ist als bisher angenommen. H₃⁺ entsteht durch den Aufprall von hochenergetischen Elektronen auf molekularen Wasserstoff. Da diese Strahlung im Infraroten hell leuchtet, sind die Instrumente von Webb gut ausgerüstet, um sie zu beobachten.