Im Jahr 1610 bemerkte Galileo Galilei zum ersten Mal die cup-handle-Konstruktion von Saturns Ringen, aber erst 45 Jahre später wurde sie von Christiaan Huygens als Diskus identifiziert, der Saturn umgab. Nachfolgend konnten von der Erde aus nur vier unterschiedliche konzentrische Ringe festgestellt werden, die als A, B, C und D bezeichnet wurden. Erst in den 1980er Jahren konnten die beiden Voyager-Sonden der NASA mehrere Tausend Ringletts fotografieren. Eine noch größere Überraschung waren die dunklen, radialen Speichen-Bilder in der Ringebene, die kamen und gingen, während sie sich um Saturn drehten.
Die aufschlussreiche Sicht von Hubble auf Saturn
Die Hubble Space Telescope hat die Erkundung von Voyager in den letzten drei Jahrzehnten fortgesetzt und bietet eine Sicht, die fast so gut ist wie vor Ort. Jährlich verfolgt Hubble die rotierende Bewegung der Ring-Speichen. Es wird angenommen, dass die dunklen Speichen Staubpartikel sind, die elektrostatisch über der Ringebene schweben und mit den siebenjährigen Jahreszeiten von Saturn variieren. Es wird vermutet, dass diese Abweichungen mit Veränderungen im Magnetfeld von Saturn zusammenhängen, welches sich durch den Sonnenwind ändert.
Radiale Speichen-Saisons auf Saturn durch das Hubble Teleskop beobachtet
Ein Bild von Saturn wurde am 22. Oktober 2023 vom Hubble Space Telescope aufgenommen, als der Planet mit den Ringen etwa 850 Millionen Meilen von der Erde entfernt war. Auf diesem Bild ist ein Phänomen zu sehen, das als Radialspoke bezeichnet wird. Die radiale Speichen von Saturn sind kurzlebige Merkmale, die sich zusammen mit den Ringen drehen. Außerhalb dieser aktiven Phasen verschwinden sie nach zwei oder drei Umdrehungen um Saturn.
Betrachtung der Saisonalität der Ring-Speichen durch Hubble
Die Voyager 2 der NASA war im Jahr 1981 die erste, die ein Bild von den Radialspokes machte, und auch die Cassini-Sonde der NASA beobachtete während ihrer 13-jährigen Mission, welche 2017 endete, die Spokes. Hubble beobachtet Saturn jährlich, da die Spokes kommen und gehen. Dieser jährliche Zyklus wurde vom Outer Planets Atmospheres Legacy (OPAL) Programm von Hubble erfasst, welches vor fast einem Jahrzehnt damit begann, die Wetterveränderungen auf allen vier Gasriesen zu verfolgen.
Die klaren Bilder von Hubble zeigen, dass das Auftreten der Speichen saisonal bedingt ist und erstmals in den OPAL-Daten von 2021 erschien. Langzeitüberwachungen zeigen, dass sowohl die Anzahl als auch der Kontrast der Speichen mit den Jahreszeiten von Saturn variieren.
Ausblick auf die Aktivität der Speichen
Amy Simon vom NASA Goddard Space Flight Center, die leitende Wissenschaftlerin des OPAL-Programms, betont, dass wir uns auf dem Weg zum Saturn-Äquinoktium befinden, wo die maximale Aktivität der Speichen erwartet wird. In den kommenden Jahren könnten die Speichen häufiger und dunkler erscheinen. Dieses Jahr scheinen diese flüchtigen Strukturen gleichzeitig auf beiden Seiten des Planeten aufzutreten, während sie sich um die riesige Welt drehen. Obwohl sie im Vergleich zu Saturn klein erscheinen, können ihre Länge und Breite länger sein als der Durchmesser der Erde!
Simon erklärt, dass die führende Theorie besagt, dass die Speichen mit dem starken Magnetfeld von Saturn verbunden sind und eine Art von solarem Eingriff mit dem Magnetfeld verursacht wird, der die Speichen erzeugt.
Effekt der Sonneneinstrahlung auf die Entstehung der Spreichen
Wenn Saturn nahe dem Äquinoktium ist, sind der Planet und seine Ringe weniger von der Sonne weg geneigt. In dieser Konfiguration könnte der Sonnenwind das massive Magnetfeld von Saturn stärker beeinflussen, was zur Bildung von Speichen führen würde.
Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass elektrostatische Kräfte, die durch diese Interaktion erzeugt werden, Staub oder Eis über dem Ring anheben, um die Speichen zu bilden. Obwohl nach mehreren Jahrzehnten noch keine Theorie die Speichen perfekt vorhergesagt hat, könnten die weiteren Beobachtungen von Hubble schließlich dazu beitragen, das Rätsel zu lösen.
Das Hubble Space Teleskop ist ein internationales Kooperationsprojekt zwischen der NASA und der ESA. Das NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, überwacht das Teleskop. Das Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, führt die wissenschaftlichen Operationen von Hubble und Webb durch. Das STScI wird von der Association of Universities for Research in Astronomy in Washington, D.C. betrieben.