Nicht lange nachdem Neptun seine erste Umlaufbahn um die Sonne seit seiner Entdeckung im Jahr 1846 vollendet hat, ist es Wissenschaftlern gelungen, die genaue Länge eines Tages auf dem entfernten Gasriesenplaneten zu berechnen.
Im Gegensatz zu ihren felsigen Gegenstücken stellen Gasriesen die Astronomen seit langem vor eine Herausforderung, wenn es um die Berechnung ihrer Rotation geht.
Merkur, Venus und Mars sind im Wesentlichen festes, sich drehendes Gestein, aber riesige Gasriesen bewegen sich eher wie sich drehende Flüssigkeiten, die um einen kleinen felsigen Kern schwappen und wirbeln. Während die Merkmale auf felsigen, irdischen Planeten buchstäblich in Stein gemeißelt sind, weisen die äußeren Planeten Merkmale auf, die auf den sich ständig bewegenden Wolken zu tanzen scheinen.
Erich Karkoschka von der Universität von Arizona gelang es jedoch, diese sich verändernden Merkmale zu nutzen, um zu berechnen, wie lange Neptun braucht, um sich um seine Achse zu drehen und einen Tag zu vollenden: 15 Stunden, 57 Minuten und 59 Sekunden.
Ein Video des sich drehenden Neptuns vermittelt die schiere Geschwindigkeit, mit der der Riesenplanet rotiert.
Neptun vollendete seine erste Umlaufbahn um die Sonne seit seiner Entdeckung im Juli, kurz vor der Entdeckung.
Neptun genau im Auge behalten
Karkoschka untersuchte mehr als 500 Bilder von Neptun, die vom Hubble-Weltraumteleskop aufgenommen wurden. Zwei Wolkenformationen, die dem berühmten Roten Fleck des Jupiters ähneln, stachen hervor – das Südpolar-Feature und die Südpolar-Welle.
Nach dem Studium der Hubble-Bilder, die über einen Zeitraum von 20 Jahren aufgenommen wurden, stellte Karkoschka fest, dass diese markanten Merkmale genau nach Plan erschienen.
Er beschloss, seine Suche auf eine Reihe detaillierterer Bilder auszudehnen, die 1989 von der Voyager-Sonde der NASA aufgenommen wurden. Auf diesen Bildern entdeckte Karkoschka sechs weitere Merkmale auf dem Neptun, die sich mit Regelmäßigkeit drehten. „Ich dachte, dass die außergewöhnliche Regelmäßigkeit der Neptunrotation, die durch die beiden Merkmale angezeigt wird, etwas ganz Besonderes ist“, sagte Karkoschka in einer Erklärung.
„Jetzt haben wir acht Merkmale, die auf einem Planeten zusammenhängen, und das ist wirklich aufregend“, sagte Karkoschka.
Die Details der Studie wurden in der Septemberausgabe der Zeitschrift Icarus veröffentlicht.
Vorherige Schätzungen falsch
Als die Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 in den 1980er Jahren an Saturn, Uranus und Neptun vorbeiflogen, fingen sie Radiosignale ein, die von den Magnetfeldern der Gasriesen erzeugt wurden. Aber ihre Informationen, die ursprünglich dazu dienten, die Rotation der äußeren Planeten zu berechnen, waren dürftig.
„Voyager 2 flog nur an Neptun vorbei, daher sind ihre Messungen begrenzt“, sagte Ravit Helled von der Universität Tel-Aviv in Israel in einem E-Mail-Interview mit SPACE.com.
Die NASA-Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 wurden beide 1977 gestartet, um Jupiter, Saturn und ihre Monde zu untersuchen. Fast 34 Jahre nach ihrem Start liefern die beiden Sonden auf ihrer Reise zum Rand des Sonnensystems weiterhin wichtige Informationen.
Helled, der nicht an Karkoschkas Forschung beteiligt war, untersucht die Entstehung, Entwicklung und Rotation der Planeten.
Fünfzehn Jahre nach dem Vorbeiflug der Voyager-Sonde offenbarte Cassinis Reise zum Saturn ein komplexes Magnetfeld, das sich leicht verlangsamt hatte. Aufgrund der großen Masse und des großen Drehimpulses des Planeten war es äußerst unwahrscheinlich, dass sich die Rotation des Planeten so stark verlangsamt hatte.
Zu der Verwirrung trug auch die spätere Entdeckung von Cassini bei, dass die nördliche und die südliche Hemisphäre des Saturns mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten rotierten.
Messung der Rotation eines Planeten
Diese Unterschiede auf dem Saturn wurden auch auf dem Neptun für wahrscheinlich gehalten, und als die Schätzungen von Neptuns Tag durch verdächtige Radiosignale beeinträchtigt wurden, brauchten die Astronomen eine andere Methode, um zu berechnen, wie lange der Planet braucht, um sich um seine Achse zu drehen.
Karkoschkas akribische Analyse der sichtbaren Merkmale des Neptuns. Diese Methode wird den Astronomen helfen, mehr zu verstehen als nur, wie oft die Sonne auf dem Neptun auf- und untergeht, so der Forscher.
Feine Messungen der Rotation des blauen Riesen werden den Astronomen helfen, besser zu verstehen, wie seine Masse verteilt ist. Eine schnellere Rotation bedeutet, dass sich ein größerer Teil der Masse näher am Zentrum befindet als bisher angenommen, was bestehende Modelle der äußeren Planeten verändern könnte.
„Uranus und Neptun sind äußerst interessante Planeten, und wir müssen mehr über sie wissen“, sagte Helled. „Besonders jetzt, wo so viele Planeten außerhalb des Sonnensystems entdeckt werden und es große Anstrengungen gibt, die Natur der Planeten zu verstehen.“
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