Rotationsgeschwindigkeit des Uranus genauer bestimmt

Ein inter­na­tio­na­les Astro­no­men­team hat mit­hil­fe des Hub­ble-Welt­raum­te­le­skops der NASA/ESA mit einer neu­ar­ti­gen Tech­nik die Rota­ti­ons­ge­schwin­dig­keit des Ura­nus im Inne­ren neu gemes­sen und dabei eine tau­send­mal höhe­re Genau­ig­keit als bis­he­ri­ge Schät­zun­gen erreicht. Durch die Ana­ly­se von mehr als einem Jahr­zehnt Hub­ble-Beob­ach­tun­gen der Ura­nus-Polar­lich­ter konn­ten die For­scher die Rota­ti­ons­pe­ri­ode des Pla­ne­ten ver­fei­nern und einen wich­ti­gen neu­en Bezugs­punkt für die zukünf­ti­ge Pla­ne­ten­for­schung schaffen.

Die Bestim­mung der inne­ren Rota­ti­ons­ge­schwin­dig­keit eines Pla­ne­ten ist eine Her­aus­for­de­rung, ins­be­son­de­re bei einem Pla­ne­ten wie Ura­nus, wo direk­te Mes­sun­gen nicht mög­lich sind. Ein Team unter der Lei­tung von Lau­rent Lamy (LIRA, Obser­va­toire de Paris-PSL und LAM, Uni­ver­si­tät Aix-Mar­seil­le, Frank­reich) ent­wi­ckel­te eine inno­va­ti­ve Metho­de zur Ver­fol­gung der Rota­ti­ons­be­we­gung der Auro­ra des Ura­nus. Die­se Auro­ren sind spek­ta­ku­lä­re Licht­spie­le, die in der obe­ren Atmo­sphä­re durch das Ein­strö­men ener­ge­ti­scher Teil­chen in der Nähe der Magnet­po­le des Pla­ne­ten erzeugt wer­den. Die Unter­su­chung ergab, dass Ura­nus eine vol­le Umdre­hung in 17 Stun­den, 14 Minu­ten und 52 Sekun­den voll­zieht – 28 Sekun­den län­ger als die Schät­zung der NASA-Son­de Voy­a­ger 2 bei ihrem Vor­bei­flug 1986.

„Unse­re Mes­sung stellt nicht nur eine wich­ti­ge Refe­renz für die Pla­ne­ten­for­schung dar, son­dern löst auch ein seit lan­gem bestehen­des Pro­blem: Frü­he­re Koor­di­na­ten­sys­te­me, die auf ver­al­te­ten Rota­ti­ons­pe­ri­oden basier­ten, wur­den schnell unge­nau und mach­ten es unmög­lich, die magne­ti­schen Pole des Ura­nus über die Zeit zu ver­fol­gen“, erklärt Lamy. „Mit die­sem neu­en Län­gen­grad­sys­tem kön­nen wir nun Polar­licht­be­ob­ach­tun­gen aus fast 40 Jah­ren ver­glei­chen und sogar die kom­men­de Ura­nus-Mis­si­on planen.“

Die­ser Durch­bruch wur­de durch Hub­bles Lang­zeit­be­ob­ach­tung des Ura­nus mög­lich. Über mehr als ein Jahr­zehnt hin­weg hat Hub­ble regel­mä­ßig des­sen ultra­vio­let­te Polar­licht­emis­sio­nen beob­ach­tet, wodurch For­scher die Posi­ti­on der magne­ti­schen Pole mit­hil­fe von Magnet­feld­mo­del­len ver­fol­gen konnten.

„Die kon­ti­nu­ier­li­chen Beob­ach­tun­gen des Hub­ble-Tele­skops waren ent­schei­dend“, sagt Lamy. „Ohne die­se Fül­le an Daten wäre es unmög­lich gewe­sen, das peri­odi­sche Signal mit der von uns erreich­ten Genau­ig­keit zu erfassen.“

Im Gegen­satz zu den Polar­lich­tern der Erde, des Jupi­ters oder des Saturns ver­hal­ten sich die Polar­lich­ter des Ura­nus ein­zig­ar­tig und unvor­her­seh­bar. Dies ist auf das stark geneig­te Magnet­feld des Pla­ne­ten zurück­zu­füh­ren, das deut­lich von sei­ner Rota­ti­ons­ach­se abweicht. Die Ergeb­nis­se hel­fen Astro­no­men nicht nur, die Magne­to­sphä­re des Ura­nus zu ver­ste­hen, son­dern lie­fern auch wich­ti­ge Infor­ma­tio­nen für zukünf­ti­ge Mis­sio­nen. Im Rah­men des Pla­ne­ta­ry Sci­ence Deca­dal Sur­vey in den USA wur­de das Kon­zept der Ura­nus-Orbi­ter und ‑Son­den für die künf­ti­ge Erfor­schung als vor­ran­gig eingestuft.

Die­se Erkennt­nis­se legen den Grund­stein für wei­te­re Stu­di­en, die unser Ver­ständ­nis eines der geheim­nis­volls­ten Pla­ne­ten unse­res Son­nen­sys­tems ver­tie­fen wer­den. Mit sei­ner Fähig­keit, Him­mels­kör­per über Jahr­zehn­te hin­weg zu beob­ach­ten, bleibt das Hub­ble-Welt­raum­te­le­skop ein unver­zicht­ba­res Werk­zeug der Pla­ne­ten­for­schung und ebnet den Weg für die nächs­te Ära der Uranusforschung.

Die­se Ergeb­nis­se beru­hen auf Beob­ach­tun­gen, die mit den Hub­ble-Pro­gram­men GO #12601, 13012, 14036, 16313 und DDT #15380 (PI: L. Lamy) durch­ge­führt wur­den. Die Arbeit des Teams wur­de ges­tern in Natu­re veröffentlicht.

Hintergrundinformationen

Das Hub­ble-Welt­raum­te­le­skop ist ein inter­na­tio­na­les Koope­ra­ti­ons­pro­jekt zwi­schen ESA und NASA.

Bild­nach­weis: ESA/Hubble, NASA, L. Lamy, L. Sromovsky

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Link zur ESA-Pres­se­mit­tei­lung heic2503