2,6 Lichtstunden von der Erde entfernt peitschen hurrikanartige Stürme

17.11.2004

Spektakuläre Uranus-Bilder offenbaren, dass der Gasplanet dynamischer ist als bislang angenommen

Er ist weder der größte, kleinste, erdnächste oder erdfernste, sonnennächste oder sonnenfernste noch der "mondreichste" oder optisch schönste Planet in unserem Sonnensystem. Mit nennenswerten Superlativen kann Uranus fürwahr nicht aufwarten. Immerhin zählt er neuerdings aber in puncto Wetter mit zu den Stürmischsten seiner Art. Wie US-Wissenschaftler auf der 36. Konferenz der American Astronomical Society’s Division for Planetary Sciences in Louisville (Kentucky) letzte Woche bekanntgaben, machten sie jüngst mit dem Keck-Teleskop (Hawaii/USA) die besten bislang existierenden Teleskop-Bilder vom Uranus. Bilder, die zugleich einiges über das dortige rätselhafte Wettergeschehen verraten.

Obwohl Uranus einen Durchmesser am Äquator von "nur" 51.118 Kilometer (Erde: 12.756 km) hat und damit beträchtlich kleiner ist als die Gasriesen Saturn und Jupiter, zählt er zu den iovianischen (jupiterähnlichen) Planeten. Schließlich nennt der hellblaue Gasplanet – dieser Farbton entsteht infolge der Absorption von rotem Licht durch seine Methan-Atmosphäre – nicht nur 27 Monde sein Eigen, sondern weist aufgrund seiner größeren Dichte auch ungefähr die gleiche Masse wie die beiden Riesenplaneten auf.

Eintönige, nichtssagende Atmosphäre

Ein besonderes Charakteristikum des von der Sonne aus gesehen siebten Planeten des Solarsystems besteht in seiner Bewegung um seinen Heimatstern. Da seine Drehachse in Bezug auf die Umlaufebene um 98 Grad geneigt ist, "rollt" Uranus sozusagen um die Sonne – und dies mit einer Geschwindigkeit von 6,8 Kilometer in der Sekunde.

Angesichts seiner gewaltigen Entfernung zur Sonne – Uranus umkreist diese in einem mittleren Abstand von 2,87 Milliarden Kilometern (2.66 Lichtstunden) einmal in 84 Jahren – ist der hellblaue Exot ein ausgesprochen kalter Himmelskörper, was daher rührt, dass er wegen seiner 30-mal größeren Entfernung zur Sonne im Vergleich zur Erde gerade mal zwei Tausendstel der solaren Lichtenergie bezieht.

Die beiden Seiten des Uranus – Bildkomposition von zwei Observationen mit dem Keck-Teleskop (Hawaii/USA). Die Infrarot-Bilder wurden am 11. und 12. Juli 2004 aufgenommen. (Bild

Gleichwohl ist Uranus unter günstigen Bedingungen noch mit bloßem Auge erkennbar. Und mit dem heute zur Verfügung stehenden Equipment lassen sich – anders als 1781, als der deutsch-stämmige Brite und damalige Amateurastronom Wilhelm Herschel noch mühsam mit seinem selbstgebauten Teleskop den fernen Satelliten der Sonne entdeckte – nicht nur Planeten dieser Größenordnung, sondern auch deren größte Monde mit Leichtigkeit beobachten.

Signifikant für Uranus war bislang sein strukturloses Äußeres. Denn während andere Planeten wenigstens mit Wolkenbändern oder Wirbelstürmen aufwarten können, versteckte sich Uranus stets mit Vorliebe hinter einer eintönigen, nichtssagenden Atmosphäre, die je nach Filterwahl (wobei hier auch andere Faktoren eine Rolle spielen) auf den Betrachter mal bläulich oder rötlich etc. wirkt. Von dem, was hinter dem Schleier steckt, wissen die Astronomen ebenso so wenig, wie von dem schwach ausgebildeten, aus 11 Ringen bestehenden Ringsystem des Uranus. Einig sind sich die Spezialisten nur darin, dass es vornehmlich aus dunklen Brocken bis zu 10 Meter Durchmesser besteht.

Unerwartet aktive Atmosphäre

Nun aber konnten US-Astronomen mit dem Keck Observatorium, das auf dem Gipfel des Manua Kea auf Hawaii thront, auffallend gute Bilder vom Planeten Uranus aufnehmen. Für die detailreichen Fotos, die im Vergleich zum Hubble Space Telescope in puncto Auflösung mindestens um eine Klasse besser sind, sorgte die inzwischen altbewährte adaptive Optik.

Dieses spezielle Verfahren erlaubt die Korrektur der atmosphärischen Schwankungen durch die laufende Messung der Bildverformungen und deren Kompensation mittels rechnergesteuerter, schnell deformierbarer Spiegel, die in den Strahlengang der Teleskopriesen eingebracht sind. Das Resultat: Die Luftunruhen in der Erdatmosphäre werden quasi herausgefiltert, das Bild wird förmlich "entwackelt".

Pittoreske Umgebung

Unter Ausnutzung dieser Technik konnten nun zwei unabhängig voneinander operierende Forschergruppen aus Berkeley und Wisconsin die Ringstrukturen des Uranus und dessen Atmosphäre mit bislang unerreichter Genauigkeit auflösen. Hierzu kombinierten sie mehrere Bilder verschiedener Infrarot-Spektren, die mit drei unterschiedlichen Filtern aufgenommen wurden. Die Observation erfolgte in zwei Hauptetappen: Zuerst observierte das Berkeley-Team – und danach die beiden Wisconsin-Astronomen mit ihrer Gruppe den blauen Planeten.

Als das Bild dann zusammengesetzt wurde, war die Überraschung perfekt, da sich Uranus auf den Astro-Fotos als unerwartet aktiver Gasriese präsentierte, auf dem stürmisches Wetter die Normalität zu sein scheint. "Die Leute glauben, dass die Atmosphäre des Uranus relativ inaktiv ist. Unsere Bilder zeigen jedoch das Uranus einem vielleicht sogar dramatischen Wandel unterworfen ist," freut sich Imke de Pater, Professorin für Astronomie an der University of California in Berkeley und Leiterin ihres Teams. "Die Ursachen kennen wir noch nicht. Die Zeit wird es uns zeigen."

Eine 29.000 Kilometer-Wolke

Um die hurrikan-ähnlichen Wetterphänomene, die den Riesenplaneten ständig heimsuchen, optisch besser abzugrenzen, generierten die Forscher gezielt Falschfarbenbilder. Dadurch erscheinen die oberen Wolkenschichten in weiß, die mittleren in hellgrün und die unteren in einem dunkleren blauen Ton. Quasi als Nebeneffekt der "Einfärbung" erscheint das Ringsystem rötlich.

Besonders beeindruckt zeigten sich die Forscher von einer 29.000 Kilometer langen Wolkenstruktur, die in der nördlichen Hemisphäre des Uranus Planeten mehr als einen Monat schwebte, bevor sie sich wieder auflöste. Allerdings wütet in der südlichen Hemisphäre des Uranus nach Aussage von Lawrence Sromovsky ein noch älterer, großer Sturm, der sich seit mehreren Jahren über fünf Breitengrade hinweg auf- und abbewegt. Hierfür gäbe es gleichwohl noch keine Erklärung.

Ungeachtet noch vieler offener Fragen haben die Keck-Astronomen und Projektwissenschaftler allen Grund zur Freude, sind doch die Uranus-Bilder von bislang unerreichter Schärfe. “Wir sind von der Qualität und Detailgenauigkeit dieser Bilder überwältigt", so Dr. Frederic Chaffee, der Direktor des W.M. Keck Observatoriums in Hawaii. “Dies sind die besten Bilder vom Uranus, die ein Teleskop jemals gemacht hat. Sie eröffnen uns ein neues Fenster zum Verständnis dieser einzigartigen und besonderen Welt."

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