19. Oktober 2023:  JWST entdeckt neues Merkmal in Jupiters Atmosphäre

Der schmale Jetstream in der Nähe des Äquators weht mit Windgeschwindigkeiten von 320 Meilen pro Stunde (515 km/h).

Das James Webb-Weltraumteleskop der NASA hat ein neues, noch nie zuvor gesehenes Merkmal in der Atmosphäre des Jupiter entdeckt.
Der Hochgeschwindigkeits-Jetstream, der sich über eine Breite von mehr als 3.000 Meilen (4.800 Kilometer) erstreckt,
befindet sich über Jupiters Äquator über den Hauptwolkendecks.
Die Entdeckung dieses Jets gibt Aufschluss darüber, wie die Schichten der berühmten turbulenten Atmosphäre des Jupiter miteinander interagieren
und wie Webb auf einzigartige Weise in der Lage ist, diese Merkmale zu verfolgen.

JWSTs Sicht auf Jupiter


Bild: NASA

Dieses Bild von Jupiter von der NIRCam (Near-Infrared Camera) des James Webb Space Telescope der NASA zeigt atemberaubende Details
des majestätischen Planeten im Infrarotlicht.
In diesem Bild deutet die Helligkeit auf große Höhe hin.
Die zahlreichen hellen weißen „Flecken“ und „Streifen“ sind wahrscheinlich sehr hochgelegene Wolkenoberseiten konvektiver Stürme.
Polarlichter, die in diesem Bild rot erscheinen, erstrecken sich bis in größere Höhen über dem Nord- und Südpol des Planeten.
Im Gegensatz dazu weisen dunkle Bänder nördlich der Äquatorregion eine geringe Wolkendecke auf.
Bild: NASA, ESA, CSA, STScI, R. Hueso (Universität des Baskenlandes), I. de Pater (Universität von Kalifornien, Berkeley),
T. Fouchet (Observatorium von Paris), L. Fletcher (Universität von Leicester) , M. Wong (University of California, Berkeley), J. DePasquale (STScI)


„Das hat uns völlig überrascht“, sagte Ricardo Hueso von der Universität des Baskenlandes in Bilbao, Spanien, Hauptautor der Studie, die die Ergebnisse beschreibt.
„Was wir schon immer als verschwommene Schleier in der Jupiteratmosphäre gesehen haben, erscheinen jetzt als scharfe Merkmale,
die wir zusammen mit der schnellen Rotation des Planeten verfolgen können.“

Das Forschungsteam analysierte Daten von Webbs NIRCam (Near-Infrared Camera), die im Juli 2022 aufgenommen wurden.
Das Early Release Science-Programm, gemeinsam geleitet von Imke de Pater von der University of California,
Berkeley und Thierry Fouchet vom Observatorium von Paris, war darauf ausgelegt Bilder von Jupiter im Abstand von 10 Stunden
oder an einem Jupitertag mit vier verschiedenen Filtern zu machen, von denen jeder auf einzigartige Weise in der Lage ist,
Veränderungen in kleinen Merkmalen in verschiedenen Höhen der Jupiteratmosphäre zu erkennen.

„Obwohl verschiedene bodengestützte Teleskope, Raumsonden wie Juno und Cassini der NASA und das Hubble-Weltraumteleskop
die sich ändernden Wettermuster des Jupitersystems beobachtet haben, hat Webb bereits neue Erkenntnisse über Jupiters Ringe,
Satelliten und seine Atmosphäre geliefert“, bemerkte de Pater .

Obwohl sich Jupiter in vielerlei Hinsicht von der Erde unterscheidet, Jupiter ist ein Gasriese, die Erde ist eine felsige, gemäßigte Welt,
haben beide Planeten geschichtete Atmosphären.
Infrarot-, sichtbare, Radio- und ultraviolette Lichtwellenlängen, die von diesen anderen Missionen beobachtet werden, erfassen die unteren,
tieferen Schichten der Atmosphäre des Planeten – wo gigantische Stürme und Ammoniak-Eiswolken herrschen.


Bild: Jupiters aequatorialer Jet Stream


Bild: NASA

Dieses Bild von Jupiter von der NIRCam (Near-Infrared Camera) des James Webb Space Telescope der NASA zeigt atemberaubende Details des majestätischen Planeten im Infrarotlicht.
In diesem Bild deutet die Helligkeit auf große Höhe hin.
Die zahlreichen hellen weißen „Flecken“ und „Streifen“ sind wahrscheinlich sehr hochgelegene Wolkenoberseiten konvektiver Stürme.
Polarlichter, die in diesem Bild rot erscheinen, erstrecken sich bis in größere Höhen über dem Nord- und Südpol des Planeten.
Im Gegensatz dazu weisen dunkle Bänder nördlich der Äquatorregion eine geringe Wolkendecke auf.
Auf Webbs Bildern von Jupiter vom Juli 2022 entdeckten Forscher kürzlich einen schmalen Jetstream mit einer Geschwindigkeit von 320 Meilen pro Stunde (515 Kilometer pro Stunde),
der über Jupiters Äquator über den Hauptwolkendecks sitzt.
Bild: NASA, ESA, CSA, STScI, R. Hueso (Universität des Baskenlandes), I. de Pater (Universität von Kalifornien, Berkeley), T. Fouchet (Observatorium von Paris), L. Fletcher (Universität von Leicester) , M. Wong (University of California, Berkeley), J. DePasquale (STScI)


Andererseits reagiert Webbs Blick weiter ins nahe Infrarot als zuvor empfindlich auf die höher gelegenen Schichten der Atmosphäre,
etwa 15–30 Meilen (25–50 Kilometer) über den Wolkendecken des Jupiter.
Bei der Nahinfrarot-Bildgebung erscheinen Dunstwolken in großen Höhen typischerweise verschwommen und weisen in der Äquatorregion eine erhöhte Helligkeit auf.
Mit Webb werden feinere Details innerhalb des hellen, verschwommenen Bandes aufgelöst.

Der neu entdeckte Jetstream bewegt sich mit etwa 320 Meilen pro Stunde (515 Kilometer pro Stunde),
doppelt so stark wie die anhaltenden Winde eines Hurrikans der Kategorie 5 hier auf der Erde.
Es befindet sich etwa 40 Kilometer über den Wolken in der unteren Stratosphäre des Jupiter.

Durch den Vergleich der von Webb in großen Höhen beobachteten Winde mit den in tieferen Schichten von Hubble beobachteten Winden konnte das Team messen,
wie schnell sich die Winde mit der Höhe ändern und Windscherungen erzeugen.


Bild: Jupiters Winde


Bild: NASA

Forscher, die die NIRCam (Near-Infrared Camera) des James Webb-Weltraumteleskops der NASA nutzen, haben einen Hochgeschwindigkeits-Jetstream entdeckt,
der über Jupiters Äquator über den Hauptwolkendecks sitzt.
Bei einer Wellenlänge von 2,12 Mikrometern, die in Höhen von etwa 12–21 Meilen (20–35 Kilometer) über den Wolkendecken des Jupiter beobachtet wird,
entdeckten die Forscher mehrere Windscherungen oder Bereiche, in denen sich die Windgeschwindigkeit mit der Höhe oder der Entfernung ändert,
was ihnen dies ermöglichte den Jet zu verfolgen.
Dieses Bild hebt mehrere Merkmale rund um die Äquatorzone des Jupiter hervor, die zwischen einer Umdrehung des Planeten (10 Stunden)
sehr deutlich durch die Bewegung des Jetstreams gestört werden.
Bild: NASA, ESA, CSA, STScI, Bild: NASA, ESA, CSA, STScI, R. Hueso (Universität des Baskenlandes), I. de Pater (Universität von Kalifornien, Berkeley),
T. Fouchet (Observatorium von Paris ), L. Fletcher (Universität Leicester), M. Wong (Universität Kalifornien, Berkeley), A. James (STScI)


Während Webbs hervorragende Auflösung und Wellenlängenabdeckung die Erkennung kleiner Wolkenmerkmale zur Verfolgung des Jets ermöglichten,
waren die ergänzenden Beobachtungen von Hubble, die einen Tag nach den Webb-Beobachtungen aufgenommen wurden, auch entscheidend,
um den Grundzustand der äquatorialen Atmosphäre des Jupiter zu bestimmen und die Entwicklung zu beobachten Konvektionsstürme am Jupiteräquator,
die nicht mit dem Jet verbunden sind.

„Wir wussten, dass die unterschiedlichen Wellenlängen von Webb und Hubble die dreidimensionale Struktur von Gewitterwolken offenbaren würden,
aber wir konnten auch das Timing der Daten nutzen, um zu sehen, wie schnell sich Stürme entwickeln“,
fügte Teammitglied Michael Wong von der University of hinzu Kalifornien, Berkeley, der die zugehörigen Hubble-Beobachtungen leitete.

Die Forscher freuen sich auf weitere Beobachtungen von Jupiter mit Webb, um festzustellen, ob sich Geschwindigkeit und Höhe des Jets im Laufe der Zeit ändern.


Bild: Zoom ins Auge von Jupiter


Bild: NASA

Eine vergrößerte Ansicht von Webbs Jupiter-Bild.
Bild: NASA, ESA, CSA, STScI, R. Hueso (Universität des Baskenlandes), I. de Pater (Universität von Kalifornien, Berkeley),
T. Fouchet (Observatorium von Paris), L. Fletcher (Universität von Leicester) , M. Wong (University of California, Berkeley), J. DePasquale (STScI)


„Jupiter hat ein kompliziertes, aber wiederholbares Muster von Winden und Temperaturen in seiner äquatorialen Stratosphäre,
hoch über den Winden in den Wolken und im Dunst, die bei diesen Wellenlängen gemessen werden“,
erklärte Teammitglied Leigh Fletcher von der University of Leicester im Vereinigten Königreich.
„Wenn die Stärke dieses neuen Jets mit diesem oszillierenden Stratosphärenmuster zusammenhängt, können wir davon ausgehen,
dass sich der Jet in den nächsten zwei bis vier Jahren erheblich verändern wird. Es wird wirklich spannend sein, diese Theorie in den kommenden Jahren zu testen.“

„Es ist für mich erstaunlich, dass wir nach Jahren der Verfolgung von Jupiters Wolken und Winden von zahlreichen Observatorien aus immer noch mehr
über Jupiter lernen können und dass Merkmale wie dieser Jet verborgen bleiben können,
bis diese neuen NIRCam-Bilder im Jahr 2022 aufgenommen wurden“, fuhr Fletcher fort.

Die Ergebnisse der Forscher wurden kürzlich in Nature Astronomy veröffentlicht.