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Prägender Schatten

Astronomie|Physik

Prägender Schatten
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Die schwachen Ringe des Jupiter bestehen aus Staubpartikeln, die bei Einschlägen von Kometen auf den inneren Monden entstehen.
Der Schatten des Planeten Jupiter prägt die Form seines Ringsystems. So entsteht die ungewöhnlich weite Ausdehnung der Jupiterringe, weil die Staubpartikel der Ringe auf ihrem Reiseweg den Schatten des Planeten passieren. Dabei werden sie abwechselnd elektrisch aufgeladen und wieder entladen, wie Forscher nun durch Computersimulationen herausfanden. Durch eine Wechselwirkung mit dem starken Magnetfeld des Gasplaneten werden die winzigen Staubpartikel auf eine weiter außen gelegene Umlaufbahn im Ring gebracht, erklären Douglas Hamilton von der Universität in Maryland und Harald Krüger vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau.

Der Gasriese Jupiter ist der größte Planet im Sonnensystem. Er besitzt 63 Monde und ein filigranes Ringsystem, das erst 1979 von der Raumsonde Voyager 1 entdeckt wurde. Die Ringe gaben Forschern lange Zeit Rätsel auf. Vor allem die weite Ausdehnung der nur sehr dünnen äußeren Ringe, auch “Gossamer”-Ringe genannt, über die Umlaufbahn des Mondes Thebe hinaus war bislang nicht erklärbar. Daten eines hochempfindlichen Staubdetektors an Bord der amerikanischen Raumsonde Galileo, die auf ihrer 7-jährigen Reise durch das Jupitersystem auch dessen Ringe durchflog, brachten nun Licht ins Dunkel.

Auf Basis dieser Messungen konnten nun zum ersten Mal genaue Daten über Größe und Geschwindigkeit der Ringpartikel berechnet werde, schreiben die Forscher. So bestehen die Ringe des Jupiters ? anders als die des Saturns ? aus sehr winzigen Partikeln, manche nur etwa einen Tausendstel Millimeter groß, was ungefähr der Größe der Teilchen im Zigarettenrauch entspricht. Auch konnten die Forscher nachweisen, dass sich die Staubteilchen in viel größerer Entfernung vom Planeten befinden als angenommen. “Zudem fliegen einige Teilchen auf Bahnen, die stark gegen die Äquatorialebene des Jupiter geneigt sind”, sagt Krüger.

Bei Computersimulationen fanden die Forscher heraus, dass der Schatten des Jupiters für die Entstehung der Ringe eine große Rolle spielt. Wenn die Staubteilchen auf der Tagseite dem Sonnenlicht ausgesetzt sind, laden sie sich positiv auf. Treten sie in den Schatten des Jupiters ein, so tragen sie eine negative Ladung. Während die Partikel durch das starke Magnetfeld des Planeten wandern, wirken also unterschiedliche Kräfte auf sie ein, je nachdem, ob sie sich gerade im Licht oder im Schatten befinden. Dieses komplizierte Wechselspiel bestimmt die Bewegungen der Staubteilchen. “Mit unserem Modell lassen sich alle wesentlichen Strukturen im Ring erklären, die wir beobachtet haben”, fasst Krüger zusammen. Ähnliche Mechanismen treten auch in den Ringen anderer Planeten auf, allerdings in einer derartig geringen Ausprägung, dass sie kaum gemessen werden können. Die berühmten Ringe des Saturns etwa bestehen aus Eispartikeln, die zu groß sind, als dass bei ihnen ähnliche Effekte beobachtet werden könnten.

Douglas Hamilton (Universität in Maryland) und Harald Krüger (Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau): Science, Bd. 453, S. 72 ddp/wissenschaft.de ? Michael Böddeker
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