Am 21. September 2022 lieferte das James Webb Weltraumteleskop den klarsten Blick auf die Ringe des Neptun seit mehr als 30 Jahren. Die Nahinfrarotkamera (NIRCam) des Webb-Teleskops nahm mehrere helle, schmale Ringe sowie die schwächeren Staubbänder des Planeten auf. Einige dieser Ringe wurden zuletzt von Voyager 2 bei ihrem Vorbeiflug im Jahr 1989 entdeckt, aber dies ist das erste Mal, dass wir ein Infrarotbild von ihnen haben.
Da NIRCam Objekte im nahen Infrarotbereich von 0,6 bis 5 Mikrometer abbildet, erscheint Neptun für Webb nicht blau. Tatsächlich absorbiert das Methangas rotes und infrarotes Licht so stark, dass der Planet bei diesen Nahinfrarot-Wellenlängen ziemlich dunkel ist, außer dort, wo hoch gelegene Wolken vorhanden sind. Diese Methaneiswolken sind als helle Streifen und Flecken zu erkennen, die das Sonnenlicht reflektieren, bevor es vom Methangas absorbiert wird.
Neptun befindet sich in einem der dunkelsten Bereiche unseres Sonnensystems. Mit seinen komplexen Ringen, dem bizarren Mond Triton und den tosenden Winden, die schneller sind als die Schallgeschwindigkeit auf der Erde, hat Neptun die Astronomen lange Zeit verblüfft. Nur eine Raumsonde, Voyager 2, hat diesen weit entfernten Planeten jemals besucht, und Beobachtungen sowohl von weltraum- als auch bodengestützten Teleskopen haben im Laufe der Jahre die vielen turbulenten Stürme verfolgt.
Der erste Blick des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA auf diesen Eisriesen gewährt uns nun einen lang erwarteten Blick auf die klaren Ringe und gibt Aufschluss über die geheimnisvollen Stürme.
Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA zeigt mit seinem ersten Bild von Neptun seine Fähigkeiten in der Nähe des Heimatplaneten. Webb hat nicht nur den klarsten Blick auf die Ringe dieses fernen Planeten seit mehr als 30 Jahren eingefangen, sondern seine Kameras zeigen den Eisriesen auch in einem völlig neuen Licht.
Das auffälligste Merkmal des neuen Webb-Bildes ist die klare Sicht 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 entdeckt wurden. Neben mehreren hellen, schmalen Ringen sind auf dem Webb-Bild auch die schwächeren Staubbänder des Neptun deutlich zu erkennen.
“Es ist drei Jahrzehnte her, dass wir diese schwachen, staubigen 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 extrem 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. Neptun ist 30-mal weiter von der Sonne entfernt als die Erde und kreist 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 aufgrund 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 an Neptuns charakteristischem blauen Erscheinungsbild auf Bildern des Hubble-Weltraumteleskops
bei sichtbaren Wellenlängen, das durch geringe Mengen an gasförmigem Methan verursacht wird.
Die Nahinfrarotkamera (NIRCam) von Webb bildet Objekte im Nahinfrarotbereich 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.
Eine dünne helle Linie, die den Äquator des Planeten umkreist, könnte ein sichtbares Zeichen für die globale atmosphärische Zirkulation sein, die die Winde und Stürme auf Neptun antreibt. Die Atmosphäre sinkt ab und erwärmt sich am Äquator, so dass sie bei Infrarotwellenlängen stärker leuchtet als die umgebenden, kühleren Gase.
Neptuns 164-jährige Umlaufbahn bedeutet, dass sein Nordpol, der oben auf diesem Bild zu sehen ist, für die Astronomen gerade nicht zu sehen ist, aber die Webb-Bilder weisen auf eine faszinierende Helligkeit in diesem Bereich hin. Ein bereits bekannter Wirbel am Südpol ist in der Webb-Aufnahme deutlich zu erkennen, aber zum ersten Mal hat Webb ein durchgehendes Band von Wolken in hohen Breitengraden enthüllt, das ihn umgibt.
Webb hat auch sieben der 14 bekannten Monde des Neptun aufgenommen. Das Webb-Porträt von Neptun wird von einem sehr hellen Lichtpunkt dominiert, 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 mit 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 nahen Infrarotwellenlängen verdunkelt 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. Weitere Webb-Studien von Triton und Neptun sind für das kommende Jahr geplant.
Quelle: NASA
