Licht und Schatten bestimmen Bahn von Staub
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Bild: Jupiters Ringsystem: Die Umlaufbahnen der inneren Jupitermonde sind markiert. Die Sonde Galileo hat bei ihrem Durchflug durch den Ring erstmals die Ringstruktur im Detail untersucht. Bild: Photojournal NASA/JPL-Caltech. |
Der Ring des Jupiter ist ausgedehnter und besteht aus kleineren Teilchen als bisher bekannt. Das haben Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung und Kernphysik entdeckt. Ihnen gelang es zum ersten Mal, die Staubkörnchen, die um den Jupiter kreisen, direkt zu vermessen. Die Forscher fanden heraus, dass der Schatten des Planeten entscheidenden Einfluss auf die Umlaufbahnen der Teilchen und die Struktur des Rings hat.
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Ringe aus winzigen Teilchen umgeben alle großen Planeten im Sonnensystem. Am bekanntesten sind die des Saturn, die von der Erde aus mit einem einfachen Teleskop sichtbar sind. Doch auch der Jupiter hat solch staubige Begleiter. Die Partikel entstanden durch Zusammenstöße der Jupitermonde mit Meteoroiden und sind nur etwa ein tausendstel Millimeter groß. Das entspricht ungefähr der Größe der Partikel im Zigarettenrauch.
Die Messdaten stammen von der amerikanischen Raumsonde Galileo, die sieben Jahre lang durch das Jupitersystem flog. An Bord trug die Sonde einen hochempfindlichen Staubdetektor, der auf seinem Weg durch den Jupiter-Ring einige tausend Einschläge von Staubkörnchen registrierte. So finden sich Staubteilchen in viel größerer Entfernung vom Planeten als bisher angenommen. Das gesamte Ringsystem hat damit einen Durchmesser von mehr als 640'000 Kilometern. "Zudem fliegen einige Teilchen auf Bahnen, die stark gegen die Äquatorebene des Jupiter geneigt sind", so Harald Krüger vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung.
Um die Messergebnisse zu verstehen, waren aufwendige Computersimulationen nötig. "Dabei hat sich gezeigt, dass der Schatten des Jupiter eine viel größere Rolle spielt, als wir dachten", erklärt Douglas P. Hamilton von der University of Maryland. Auf der Tagseite des Jupiter lädt die Sonnenstrahlung die Staubteilchen positiv auf, auf der Nachtseite tragen sie hingegen eine negative Ladung. Bei ihrer Reise durch das starke Magnetfeld des Planeten wirken deshalb völlig verschiedene Kräfte auf die Teilchen - je nachdem, ob sie gerade durch Licht oder Schatten fliegen. Die Forscher fanden heraus, dass dieses komplizierte Wechselspiel die Bewegung der Staubteilchen maßgeblich bestimmt. "Mit unserem Modell lassen sich alle wesentlichen Strukturen im Ring erklären, die wir beobachtet haben", berichtet Krüger.
Die Ergebnisse der Wissenschaftler sind nicht nur für das Verständnis des Jupitersystems von Bedeutung, denn elektrisch aufgeladene Staubteilchen spielen auch bei der Geburt von Planeten eine entscheidende Rolle. "Jupiters Ringe sind wie ein Labor, in dem wir staubige astrophysikalische Prozesse untersuchen können", so Krüger.
(Zeitschrift Nature vom 1. Mai 2008), 01.05.2008
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