Dies ist ein Kompositbild des Uranus von Voyager 2 und von zwei verschiedenen Beobachtungen des Hubble Space Telescopes – eines für den Ring und eines für die Polarlichter.
Bild: ESA/Hubble & NASA, L. Lamy/Observatoire de Paris
Chaos-Bewegung schafft Licht-Schalter-Effekt bei Uranus
Im Gegensatz zur Erde öffnet und schließt sich die Magnetosphäre des eisigen Planeten jeden Tag.
Mehr als 30 Jahre nachdem Voyager 2 an Uranus vorbeiflog, verwendeten Forscher vom Georgia Institute of Technology die Daten der Raumsonde, um mehr über den eisigen Planeten zu erfahren. Ihre neue Studie deutet darauf hin, dass die Uranus-Magnetosphäre, das ist jene Region die durch das Magnetfeld des Planeten und des darin eingefangenen Materials definiert wird, wie ein Licht-Schalter auf und abgedreht wird. Dies hängt mit der Rotation des Planeten zusammen, haben die Forscher festgestellt. Es ist „offen“ in einer Richtung die es dem Sonnenwind ermöglicht in die Magnetosphäre zu fließen und schließt sich später, bildet einen Schild gegen den Sonnenwind und lenkt ihn vom Planeten ab.
Das ist sehr verschieden vom Magnetfeld der Erde, welches typischerweise nur auf Veränderungen im Sonnenwind reagiert um sich zu öffnen oder zu schließen. Das Magnetfeld der Erde ist fast nach der Rotationsachse der Erde ausgerichtet, was dazu führt, dass die gesamte Magnetosphäre sich wie ein Kreisel zusammen mit der Rotation der Erde dreht. Da die gleiche Ausrichtung der Erd-Magnetosphäre immer der Sonne zugewandt ist, muss das Magnetfeld, das in den allgegenwärtigen Sonnenwind einbezogen ist, die Richtung ändern um das Feld der Erde von geschlossen zu offen neu zu rekonfigurieren. Dies geschieht häufig bei starken Sonnenstürmen.
Aber Uranus liegt und dreht sich auf der Seite und sein Magnetfeld ist schief – es ist außermittig und um 60 Grad zu seiner Achse gekippt. Dies bewirkt, dass das Magnetfeld asymmetrisch relativ auf die Richtung des Sonnenwinds fällt, während der Eisriese seine 17:24-Stunden dauernde Rotation vervollständigt.
Anstatt des Sonnenwinds, der den Aus- und Einschalter auf der Erde diktiert, ist Uranus` schnelle Rotationsänderung in Feldstärke und Orientierung der Grund, warum es zu einem periodischen Open-Close-Open-Close-Szenario kommt, da er durch den Sonnenwind taumelt.
„Uranus ist ein geometrischer Alptraum“, sagte Carol Paty, Associate Professorin an der Georgia Tech und Co-Autorin der Studie. „Das Magnetfeld taumelt sehr schnell, wie ein Kind, das Hals über Kopf einen Hügel hinunter purzelt. Und wenn der magnetisierte Sonnenwind dieses taumelnde Feld auf die richtige Art und Weise trifft, kann es sich wieder schließen und Uranus` Magnetosphäre geht vom offenen in den geschlossenen Zustand über. Dies wiederholt sich täglich.“
Paty sagte, dass diese Wiederherstellung des Sonnenwinds vorausgesagt wurde, damit sich die Magnetosphäre von Uranus über eine Reihe von Breitengraden ausdehnen kann, wobei sich der magnetische Fluss in verschiedenen Teilen des verdrillten Magnetschweifs schließt.
Die Wiederherstellung von Magnetfeldern ist ein Phänomen im gesamten Sonnensystem. Es tritt auf, wenn die Richtung des interplanetaren Magnetfeldes – das von der Sonne kommt – gegenüber der Ausrichtung eines planetaren Magnetfelds liegt. Die Magnetfeldlinien werden dann miteinander verwoben und die lokale magnetische Topologie neu geordnet, sodass ein Schwall von Sonnenenergie in das System gelangen kann.
Magnetische Wiederherstellung ist ein Grund für die Polarlichter der Erde. Auf Uranus können Polarlichter aufgrund des seltsamen Magnetfeldes auf verschiedenen Breitengraden auftreten, aber sie sind schwer zu beobachten, weil der Planet fast 3 Milliarden Kilometer von der Erde entfernt ist. Das Hubble Weltraumteleskop bekommt gelegentlich eine schwache Sicht, aber es kann die Uranus-Magnetosphäre nicht direkt messen.
Die Forscher vom Georgia Tech nutzten numerische Modelle, um die globale Magnetosphäre des Planeten zu simulieren um günstige Wieder-Verbindungsorte vorherzusagen. Sie verwendeten Daten, die von Voyager 2 während des fünf Tage dauernden Vorbeiflugs gesammelt wurden. Voyager 2 ist bis jetzt die einzige Raumsonde die Uranus besuchte.
Die Forscher sind der Meinung, dass das Lernen über Uranus zum Verständnis von Planeten jenseits unseres Sonnensystems beitragen kann.
„Die Mehrheit der Exoplaneten, die entdeckt worden sind, scheinen Eis-Riesen in dieser Größe zu sein“, sagte Yin Cao von der Georgia Tech und Ph. D. Kandidat im Earth and Atmospheric Sciences und Leiter der Studie. „Vielleicht ist das was wir auf Uranus und Neptun sehen die Norm für Planeten; sehr einzigartige Magnetosphären und wenig ausgerichtete Magnetfelder. Zu verstehen, wie solch komplexe Magnetosphären die Exoplaneten gegen die stellare Strahlung abschirmen, ist von zentraler Bedeutung für das Studium der möglichen Bewohnbarkeit dieser neu entdeckten Welten.“
29. Juni 2017/SP
Verein Kuffner-Sternwarte
