Uranus Infrarot-Polarlicht: Ein neuer Blick auf den Eisriesen
28/10/23 00:54
Astronomen haben mit dem Keck II-Teleskop auf Hawaii erstmals ein infrarotes Polarlicht auf Uranus beobachten können. Die Entdeckung könnte helfen, die rätselhafte Atmosphäre und das Magnetfeld des Eisriesen besser zu verstehen.
Wie auf der Erde werden auch die Polarlichter auf Uranus durch geladene Teilchen aus dem Sonnenwind verursacht, die mit dem Magnetfeld des Planeten interagieren und zu den Magnetpolen gelenkt werden. Wenn sie in die Atmosphäre von Uranus eintreten, kollidieren die geladenen Teilchen mit atmosphärischen Molekülen und bringen diese zum Leuchten.
Auf der Erde entsteht das Polarlicht durch Kollisionen mit Sauerstoff- und Stickstoffatomen, wobei die Farben hauptsächlich Rot, Grün und Blau sind. Auf Uranus hingegen sind die dominierenden atmosphärischen Gase Wasserstoff und Helium, die viel kälter sind als auf der Erde. Daraus ergibt sich, dass das Polarlicht auf Uranus überwiegend im ultravioletten und infraroten Bereich des Lichtspektrums liegt. Das ultraviolette Polarlicht auf Uranus wurde erstmals 1986 von der Voyager-2-Sonde der NASA beobachtet, die in diesem Jahr am Planeten vorbeiflog. Es hat fast 40 Jahre gedauert, sein infrarotes Gegenstück zu entdecken.
Unter Verwendung von Daten des Keck II Near-Infrared Spectrometer (NIRSPEC) aus dem Jahr 2006 konnten Astronomen unter der Leitung der Doktorandin Emma Thomas von der University of Leicester in England Emissionslinien des H3+-Moleküls identifizieren. H3+ ist ein Trihydrogen-Kation, das drei Protonen und nur zwei Elektronen enthält, was bedeutet, dass es positiv geladen ist.
Die Emission von Uranus war das Ergebnis der Ionisierung von molekularem Wasserstoff und der Bildung von H3+-Kationen nach Kollisionen mit geladenen Teilchen. Die Emission erzeugte ein infrarotes Polarlicht über dem magnetischen Nordpol. Im Wesentlichen sah Thomas' Team das Nordlicht von Uranus.
"Die Temperatur aller Gasriesen, einschließlich Uranus, ist Hunderte von Grad Kelvin/Celsius höher als von Modellen vorhergesagt, wenn sie nur durch die Sonne erwärmt würden. Dies lässt uns mit der großen Frage zurück, warum diese Planeten so viel heißer sind als erwartet", sagte Thomas in einer Erklärung. "Eine Theorie legt nahe, dass das energiereiche Polarlicht die Ursache dafür ist, das Wärme von der Aurora nach unten zum magnetischen Äquator erzeugt und treibt."
Ein weiteres Rätsel, das die Polarlichter helfen könnten zu lösen, ist, warum die Magnetfelder von Uranus (und Neptun) so stark gegenüber ihren Rotationsachsen verschoben sind - bei Uranus beträgt die Verschiebung 59 Grad. Da Polarlichter die Magnetfeldstruktur eines Planeten nachzeichnen, die mit den oberen Schichten (Ionosphäre und Thermosphäre) der Atmosphäre gekoppelt ist, könnten weitere Untersuchungen verborgene Hinweise auf den Ursprung dieser Verschiebung liefern.
