Neues Webb-Bild zeigt seit Jahrzehnten den klarsten Blick auf die Ringe des Neptun

James Webb Space Telescope

Originalveröffentlichung am 21.09.2022 zu finden unter: https://webbtelescope.org/news/news-releases

Zusammenfassung: Infrarotbeobachtungen enthüllen nie gesehene Atmosphären- und Ringdetails

Nun gewährt uns der erste Blick von NASA‘s James-Webb-Weltraumteleskop auf diesen Eisriesen die lang erwartete Sicht auf die klaren Ringe und gibt Aufschluß über die rätselhaften Stürme.

Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA zeigt mit seinem ersten Bild von Neptun seine Fähigkeiten auch bei Aufnahmen von Objekten in der Nähe des Heimatplaneten. Webb hat nicht nur seit mehr als 30 Jahren den klarsten Blick auf die Ringe dieses fernen Planeten eingefangen, sondern seine Kameras zeigen den Eisriesen auch in einem völlig neuen Licht.

Das auffälligste Merkmal in Webb‘s neuem Bild ist der scharfe Blick auf die Ringe des Planeten, von denen einige seit dem Vorbeiflug von Voyager 2, der ersten Raumsonde der NASA, die Neptun im Jahr 1989 beobachtete, nicht mehr aufgespürt wurden. Zusätzlich zu mehreren hellen, schmalen Ringen zeigt das Webb-Bild deutlich die lichtschwächeren Staubbänder des Neptuns.

„Es ist drei Jahrzehnte her, daß wir diese schwachen, staubhaltigen Bänder das letzte Mal gesehen haben, und dies ist das erste Mal, daß wir sie im Infraroten gesehen haben“, erklärt Heidi Hammel, Expertin für das Neptunsystem und interdisziplinäre Wissenschaftlerin bei Webb. Die äußerst stabile und präzise Bildqualität von Webb ermöglicht es, diese sehr schwachen Ringe so nahe am Neptun zu entdecken.

Neptun fasziniert die Forscher seit seiner Entdeckung im Jahr 1846. 30-mal weiter von der Sonne entfernt als die Erde kreist Neptun in der abgelegenen, dunklen Region des äußeren Sonnensystems. In dieser extremen Entfernung ist die Sonne so klein und schwach, daß die Mittagszeit auf dem Neptun einer schwachen Dämmerung auf der Erde gleicht.

Dieser Planet wird wegen der chemischen Zusammensetzung seines Inneren als Eisriese bezeichnet. Im Vergleich zu den Gasriesen Jupiter und Saturn ist der Neptun viel reicher an Elementen, die schwerer sind als Wasserstoff und Helium. Dies läßt sich leicht auf Bildern des Hubble-Weltraumteleskops von Neptun am unverkennbaren blauen Erscheinungsbild bei sichtbaren Wellenlängen erkennen, das durch geringe Mengen an gasförmigem Methan verursacht wird.

Die Nahinfrarotkamera (NIRCam) von Webb bildet Objekte im nahen Infrarotbereich von 0,6 bis 5 Mikrometer ab, so daß Neptun für Webb nicht blau erscheint. Tatsächlich absorbiert das Methangas rotes und infrarotes Licht so stark, daß der Planet bei diesen Nahinfrarot-Wellenlängen recht dunkel ist, es sei denn, es sind hoch gelegene Wolken vorhanden. Solche Methaneiswolken sind als helle Streifen und Flecken zu erkennen, die das Sonnenlicht reflektieren, bevor es vom Methangas absorbiert wird. Bilder von anderen Observatorien, darunter das Hubble-Weltraumteleskop und das W.M. Keck-Observatorium, haben diese sich schnell entwickelnden Wolkenmerkmale im Laufe der Jahre aufgezeichnet.

Auf subtilere Weise könnte eine dünne helle Linie, die den Äquator des Planeten umspannt, eine visuelle Signatur der globalen atmosphärischen Zirkulation sein, die Neptuns Winde und Stürme antreibt. Die Atmosphäre sinkt ab und erwärmt sich am Äquator, so daß sie bei Infrarotwellenlängen stärker leuchtet als die umgebenden, kühleren Gase.

Die 164 Jahre währende Umlaufbahn des Neptun bedeutet, daß sein Nordpol, auf dem folgenden Bild oben, für die Astronomen gerade nicht zu sehen ist, aber die Bilder von Webb weisen auf eine verblüffende Helligkeit in diesem Bereich hin. Ein bereits bekannter Wirbel am Südpol ist in der Aufnahme von Webb deutlich zu erkennen, aber zum ersten Mal hat Webb ein durchgehendes Band von Wolken in hohen Breiten um den Wirbel herum aufgedeckt.

Webb hat auch sieben der 14 bekannten Monde des Neptun aufgenommen. Dieses Webb-Porträt von Neptun wird von einem sehr hellen Lichtpunkt beherrscht, der die charakteristischen Beugungsspitzen aufweist, die auf vielen Webb-Bildern zu sehen sind, aber es handelt sich nicht um einen Stern. Vielmehr handelt es sich um Neptuns großen und ungewöhnlichen Mond Triton.

Triton ist von einem gefrorenen Schimmer aus kondensiertem Stickstoff bedeckt und reflektiert durchschnittlich 70 Prozent des Sonnenlichts, das auf ihn trifft. Er überstrahlt Neptun in diesem Bild bei weitem, da die Atmosphäre des Planeten durch die Methanabsorption bei diesen Wellenlängen im nahen Infrarot verdüstert ist. Triton umkreist Neptun in einer ungewöhnlichen, rückwärts gerichteten (retrograden) Umlaufbahn, was Astronomen zu der Vermutung veranlaßt, daß dieser Mond ursprünglich ein Objekt aus dem Kuipergürtel war, das von Neptun gravitativ eingefangen wurde. Für das kommende Jahr sind weitere Webb-Studien von Triton und Neptun geplant.

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).

Neptun (NIRCam)

NASA, ESA, CSA, STScI
IMAGE PROCESSING: Joseph DePasquale (STScI), Naomi Rowe-Gurney (NASA-GSFC)
  • Fast Facts
  • Objekt
  • Objektname(n): Neptun
  • Objektbeschreibung: Gasriese         
  • Entfernung: Die durchschnittliche Entfernung des Neptun von der Erde beträgt 4,3 Milliarden Kilometer
  • Daten
  • Instrument: NIRCam
  • Filter: F140M, F210M, F300M, F460M
  • Bild
  • Farbinformation: Diese Bilder sind eine Zusammenstellung von Einzelaufnahmen, die das James-Webb-Weltraumteleskop mit dem NIRCam-Instrument gemacht hat. Es wurden mehrere Filter verwendet, um verschiedene Infrarot-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: F460M Orange: F300M Grün: F210M Blau: F140M

Über das Bild: Dieses Bild vom System des Neptuns, aufgenommen von Webbs Nahinfrarotkamera (NIRCam), zeigt atemberaubende Ansichten der Ringe des Planeten, die seit mehr als drei Jahrzehnten nicht mehr in dieser Klarheit zu sehen waren. Das neue Webb-Bild von Neptun zeigt auch Details der turbulenten, windigen Atmosphäre des Planeten.

Neptun, ein Eisriese, besitzt ein Inneres, das im Gegensatz zu den Gasriesen Jupiter und Saturn viel reicher an Stoffen schwerer als Wasserstoff und Helium ist, wie etwa Methan. Methan erscheint im sichtbaren Wellenlängenbereich blau, aber wie auf dem Bild von Webb zu sehen ist, ist das im nahen Infrarot nicht der Fall.

Methan absorbiert rotes und infrarotes Licht so stark, daß der Planet bei Wellenlängen im nahen Infrarot recht dunkel ist, es sei denn, es sind Wolken in großer Höhe vorhanden. Diese Methan-Eis-Wolken sind auf dem Bild von Webb als helle Streifen und Flecken zu erkennen, die das Sonnenlicht reflektieren, bevor es vom Methangas absorbiert wird.

Einer der Monde des Neptun, Triton, links oben auf diesem Bild, zeigt ebenfalls die charakteristischen acht Beugungsspitzen von Webb, ein Artefakt der Teleskopstruktur. Webb hat zudem 6 weitere der 14 bekannten Monde des Neptun aufgenommen, zusammen mit einigen entfernten Galaxien, die als schwache Flecken erscheinen, sowie einem nahen Stern.

NIRCam wurde von einem Team der University of Arizona und dem Advanced Technology Center von Lockheed Martin entwickelt.

Neptun – beschriftet (NIRCam)

NASA, ESA, CSA, STScI
IMAGE PROCESSING: Joseph DePasquale (STScI), Naomi Rowe-Gurney (NASA-GSFC)
  • Fast Facts
  • Objekt
  • Objektname(n): Neptun
  • Objektbeschreibung: Gasriese         
  • Entfernung: Die durchschnittliche Entfernung des Neptun von der Erde beträgt 4,3 Milliarden Kilometer
  • Daten
  • Instrument: NIRCam
  • Filter: F140M, F210M, F300M, F460M
  • Bild
  • Farbinformation: Diese Bilder sind eine Zusammenstellung von Einzelaufnahmen, die das James-Webb-Weltraumteleskop mit dem NIRCam-Instrument gemacht hat. Es wurden mehrere Filter verwendet, um verschiedene Infrarot-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: F460M Orange: F300M Grün: F210M Blau: F140M

Über das Bild: In dieser Darstellung des Bildes von Neptun von Webb‘s Nahinfrarotkamera (NIRCam) sind die sichtbaren Monde des Planeten beschriftet. Neptun hat 14 bekannte Satelliten, von denen sieben in diesem Bild zu sehen sind.

Triton, der helle Lichtfleck oben links in diesem Bild, überstrahlt Neptun bei weitem, da die Atmosphäre des Planeten durch die Absorption von Methan bei den von Webb erfaßten Wellenlängen verdunkelt ist. Triton reflektiert durchschnittlich 70 Prozent des Sonnenlichts, das auf ihn trifft. Es wird vermutet, daß Triton, der Neptun in einer rückwärtigen Umlaufbahn umkreist, ursprünglich ein Objekt aus dem Kuipergürtel war, das durch die Gravitation von Neptun eingefangen wurde.

NIRCam wurde von einem Team der University of Arizona und dem Advanced Technology Center von Lockheed Martin entwickelt.

Neptun – Nahaufnahme (NIRCam)

NASA, ESA, CSA, STScI
IMAGE PROCESSING: Joseph DePasquale (STScI), Naomi Rowe-Gurney (NASA-GSFC)
  • Fast Facts
  • Objekt
  • Objektname(n): Neptun
  • Objektbeschreibung: Gasriese         
  • Entfernung: Die durchschnittliche Entfernung des Neptun von der Erde beträgt 4,3 Milliarden Kilometer
  • Daten
  • Instrument: NIRCam
  • Filter: F140M, F210M, F300M, F460M
  • Bild
  • Farbinformation: Diese Bilder sind eine Zusammenstellung von Einzelaufnahmen, die das James-Webb-Weltraumteleskop mit dem NIRCam-Instrument gemacht hat. Es wurden mehrere Filter verwendet, um verschiedene Infrarot-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: F460M Orange: F300M Grün: F210M Blau: F140M

Über das Bild: Das Bild der Nahinfrarotkamera (NIRCam) von Neptun, aufgenommen am 12. Juli 2022, zeigt die Ringe des Planeten erstmals seit mehr als drei Jahrzehnten in voller Schärfe.

Die auffälligsten Merkmale der Neptunatmosphäre in diesem Bild sind eine Reihe von hellen Flecken auf der Südhalbkugel des Planeten, die hoch gelegene Methaneiswolken darstellen. Eine dünne helle Linie, die den Äquator des Planeten umspannt, könnte eine visuelle Signatur der globalen atmosphärischen Zirkulation sein, die die Winde und Stürme des Neptun antreibt. Des Weiteren hat Webb zum ersten Mal ein zusammenhängendes Band von Wolken in hohen Breiten aufgezeigt, das einen bereits bekannten Wirbel am Südpol von Neptun umgibt.

NIRCam wurde von einem Team der University of Arizona und dem Advanced Technology Center von Lockheed Martin entwickelt.

Neptun – Weitwinkelaufnahme (NIRCam)

NASA, ESA, CSA, STScI
IMAGE PROCESSING: Joseph DePasquale (STScI), Naomi Rowe-Gurney (NASA-GSFC)
  • Fast Facts
  • Objekt
  • Objektname(n): Neptun
  • Objektbeschreibung: Gasriese         
  • Entfernung: Die durchschnittliche Entfernung des Neptun von der Erde beträgt 4,3 Milliarden Kilometer
  • Daten
  • Instrument: NIRCam
  • Filter: F140M, F210M, F300M, F460M
  • Bild
  • Farbinformation: Diese Bilder sind eine Zusammenstellung von Einzelaufnahmen, die das James-Webb-Weltraumteleskop mit dem NIRCam-Instrument gemacht hat. Es wurden mehrere Filter verwendet, um verschiedene Infrarot-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: F460M Orange: F300M Grün: F210M Blau: F140M

Über das Bild: Auf diesem Bild der Nahinfrarotkamera (NIRCam) von Webb sind Hunderte von Hintergrundgalaxien, die sich in Größe und Form unterscheiden, neben dem Neptunsystem zu sehen.

Neptun ist im Vergleich zur Erde ein großer Planet. Wenn die Erde die Größe eines Zwanzig-Cent-Stücks hätte, wäre Neptun so groß wie ein Basketball. In den meisten Porträts spiegeln die äußeren Planeten unseres Sonnensystems diese überirdische Größe wider. In einer Weitwinkelansicht des riesigen Alls erscheint Neptun jedoch relativ klein.

Unten links in diesem Bild rückt eine Balkenspiralgalaxie ins Blickfeld. Die Wissenschaftler sagen, daß diese besondere Galaxie, die bisher noch nicht im Detail erforscht wurde, etwa eine Milliarde Lichtjahre entfernt sein könnte. Spiralgalaxien wie diese werden in der Regel von jungen Sternen dominiert, die in diesen Wellenlängen bläulich erscheinen.

NIRCam wurde von einem Team der University of Arizona und dem Advanced Technology Center von Lockheed Martin entwickelt.

Neptun – Weitwinkelaufnahme (NIRCam Compass Image)

NASA, ESA, CSA, STScI
IMAGE PROCESSING: Joseph DePasquale (STScI), Naomi Rowe-Gurney (NASA-GSFC)
  • Fast Facts
  • Objekt
  • Objektname(n): Neptun
  • Objektbeschreibung: Gasriese         
  • Entfernung: Die durchschnittliche Entfernung des Neptun von der Erde beträgt 4,3 Milliarden Kilometer
  • Daten
  • Instrument: NIRCam
  • Filter: F140M, F210M, F300M, F460M
  • Bild
  • Farbinformation: Diese Bilder sind eine Zusammenstellung von Einzelaufnahmen, die das James-Webb-Weltraumteleskop mit dem NIRCam-Instrument gemacht hat. Es wurden mehrere Filter verwendet, um verschiedene Infrarot-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: F460M Orange: F300M Grün: F210M Blau: F140M

Über das Bild: Dieses Bild von Neptun und seinen Ringen und Monden, das von der Nahinfrarotkamera (NIRCam) des Webb-Satelliten aufgenommen wurde, zeigt Kompasspfeile und einen Farbschlüssel zur Orientierung.

Die Kompasspfeile nach Norden und Osten zeigen die Ausrichtung des Bildes am Himmel an. Beachten Sie, dass die Beziehung zwischen Norden und Osten am Himmel (von unten gesehen) im Vergleich zu den Richtungspfeilen auf einer Karte des Bodens (von oben gesehen) umgekehrt ist.

Dieses Bild zeigt unsichtbare Nahinfrarot-Wellenlängen, die in Farben des sichtbaren Lichts umgewandelt wurden. Der Farbschlüssel zeigt, welche NIRCam-Filter bei der Erfassung des Lichts verwendet wurden. Die Farbe jedes Filternamens ist die Farbe des sichtbaren Lichts, die verwendet wird, um das infrarote Licht darzustellen, das durch diesen Filter gelangt.