Ein einmaliges Naturschauspiel offenbart sich jedes Jahr auf Saturn, dem zweitgrößten Planeten unseres Sonnensystems. Das Weltraumteleskop Hubble hat nun wieder dieses Phänomen ins Visier genommen. Mit seiner erstklassigen Optik informiert uns Hubble jedes Jahr über Saturns „Saison der Ringe“. In 1610 bemerkte Galileo die seltsamen „Tassengriff“-Eigenschaften Saturns, doch erst 45 Jahre später charakterisierte Christian Huygens diese als Diskus, der den Planeten umgibt. Danach konnten nur vier ausgeprägte, konzentrische Ringe – A, B, C und D – mit bodengestützten Teleskopen ausgemacht werden.
Die Leistung von Voyager und Hubble
Erst als die Voyager-Sonden von NASA in den 80er Jahren Saturn passierten, konnten Tausende von konzentrischen Ringen fotografiert werden. Die Wissenschaftler der Voyager waren besonders verblüfft über die dunklen, radialen, speichenartigen Merkmale auf der Ringebene, die erschienen und verschwanden, während sie sich um Saturn drehten.
In den letzten dreißig Jahren hat das Hubble-Weltraumteleskop dort weitergemacht, wo die Voyager-Sonden aufgehört haben. Hubble begibt sich jedes Jahr auf eine „Karussellfahrt“ mit den Ringspeichen. Diese schwarzen Speichen sollen Staubpartikel repräsentieren, die elektrostatisch über der Ringebene schweben. Die siebenjährigen Jahreszeiten auf Saturn scheinen sie stark schwanken zu lassen. Dies könnte auch mit Veränderungen im Magnetfeld Saturns aufgrund von Sonnenwind-Turbulenzen zusammenhängen.
Hubbles Beobachtung der Saturn-Ringsaison
Am 22. Oktober 2023 nahm das Hubble-Teleskop von NASA dieses Bild von Saturn aus einer Entfernung von etwa 850 Millionen Meilen von der Erde auf. Hubbles unglaublich scharfer Blick zeigt ein Phänomen, das als Ringspeichen bekannt ist. Die ersten Bilder der Ringspeichen wurden 1981 von Voyager 2 aufgenommen. Auch der Cassini-Orbiter der NASA hat die Speichen während seiner 13-jährigen Mission, die 2017 endete, beobachtet.
Hubble fährt fort, jedes Jahr Saturn zu verfolgen, während seine Speichen erscheinen und verschwinden. Hubbles Outer Planets Atmospheres Legacy (OPAL)-Programm, das vor fast zehn Jahren begann und die jährlichen Wetteränderungen auf allen vier dichten äußeren Planeten verfolgt, hat diesen Zyklus aufgezeichnet.
Das Spiel der Jahreszeiten
Die scharfen Bilder, die Hubble liefert, zeigen, dass die Häufigkeit des Auftretens von Speichen saisonal ist; sie zeigen sich zuerst in OPAL-Daten des Jahres 2021, aber nur auf der Morgenseite (links) der Ringe. Die Anzahl und der Kontrast der Speichen variieren mit den Jahreszeiten Saturns, so langfristige Beobachtungen. Saturn, ähnlich wie die Erde, hat aufgrund seiner Achsenneigung Jahreszeiten, die etwa sieben Jahre dauern.
Die Zukunft der Speichen-Forschung
„Wir nähern uns dem Äquinoktium von Saturn, wenn wir maximale Aktivität der Speichen erwarten würden, mit höherer Frequenz und dunkleren Speichen, die in den nächsten Jahren auftreten“, so die OPAL-Programmleiterin, Amy Simon vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland.
In diesem Jahr können diese sich schnell ändernden Strukturen gleichzeitig auf beiden Seiten der Erde beobachtet werden, während sie sich um den riesigen Globus drehen. Trotz ihrer kleineren Erscheinung im Vergleich zu Saturn übersteigen ihre Länge und Breite den Umfang der Erde!
Wie entstehen die Speichen?
Laut Simon ist die vorherrschende Theorie, dass die Speichen aus irgendeiner Art von Sonnenwechselwirkung mit Saturns starkem Magnetfeld entstehen. Der Planet und seine Ringe auf Saturn sind der Sonne näher, wenn sie nahe der Tagundnachtgleiche sind. In dieser Konstellation könnte die verstärkte Belastung des riesigen Magnetfelds Saturns durch den Sonnenwind die Bildung von Speichen fördern.
Obwohl keine Hypothese die Speichen seit Jahrzehnten genau erklären konnte, glauben Planetenwissenschaftler, dass die elektrostatischen Kräfte, die durch diese Wechselwirkung erzeugt werden, Staub oder Eis über den Ring schweben lassen, um die Speichen zu formen. Eine Lösung des Rätsels könnte eines Tages aus fortlaufenden Hubble-Beobachtungen stammen.
Das Hubble-Weltraumteleskop-Projekt ist eine internationale Zusammenarbeit zwischen NASA und ESA. Das Teleskop wird vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, betrieben. Das Hubble- und Webb-Wissenschaftsprogramm wird vom Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, durchgeführt. Das STScI wird von der Association of Universities for Research in Astronomy in Washington, D.C., im Auftrag der NASA verwaltet.