Cassini toont gedetailleerde ultraviolette aurora’s op Saturnus

Aurorae op Saturnus
Opname van Saturnus in ware kleuren gecombineerd met een opname met een valse kleur die de aurora in ultraviolet licht moet voorstellen. De opname is gemaakt op 20 augustus 2017. Credit: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute / A. Bader, Lancaster University.

In 2017 kwam er een einde aan de missie van de ruimtesonde Cassini bij Saturnus. Die missie werd met een zogenaamde “Grote Finale” afgesloten waarbij de ruimtesonde steeds dichter bij de planeet kwam. Toen de ruimtesonde op lage hoogtes over de polen van de planeet scheerde kon men met behulp van de ultraviolet camera’s van de Cassini de aurora’s zeer gedetailleerd waarnemen. De overige instrumenten van de Cassini deden vlak boven de auroragebieden metingen van geladen deeltjes en plasmagolven.

Deze waarnemingen toonden voor het eerst de gedetailleerde structuur van de belangrijkste aurale boog die varieert tussen een gladde en een gerimpelde vorm. Deze vorm wordt vermoedelijk bepaald door de mate waarin het plasma rond Saturnus is verstoord. Deze waarnemingen wijzen er ook op het bestaan van sterke elektrische velden die elektronen neerwaarts in de atmosfeer van Saturnus laten versnellen waardoor heldere autora’s ontstaan.

De poollichten van Saturnus worden opgewekt door de interactie tussen de zonnewind met de snel draaiende magnetische velden van de grote planeet.

Ze bevinden zich in de poolgebieden van de planeet en men weet dat ze erg dynamisch zijn, vaak pulserend of knipperend hetgeen wordt veroorzaakt door de verschillende dynamische processen in het plasma rondde planeet.

Zelfs na het klinkende succes van de Cassini-missie blijven er volgens de onderzoekers veel vragen over de aurora’s op Saturnus onbeantwoord.

De laatste detailopnames die de Cassini maakte geven een gedetailleerd beeld van de structuren op kleine schaal die in eerdere waarnemingen door de Cassini of de Hubble Space Telescope niet konden worden onderscheiden.

De onderzoekers hebben enkele ideeën over wat de oorsprong zou kunnen zijn maar er is nog steeds veel onderzoek nodig.

Aurorae op Saturnus
Selectie van beelden van de noordelijke en zuidelijke aurora’s die tijdens de “Grote Finale” van de Cassini zijn gemaakt. De beelden zijn op waarneemdatum gerangschikt. De verschillen in achtergrondhelderheid tussen het noordelijk en het zuidelijk halfrond worden veroorzaakt door de seizoenen: in 2017 was het op het noordelijk halfrond zomer en op het zuidelijk halfrond winter. Credit: Bader et al, doi: 1.1029/2019GL085800.

Om de mysteries van de aurora’s te ontrafelen zijn satellietbeelden niet voldoende. De energetische deeltjes die de heldere lichtshows rond de polen van Saturnus veroorzaken ontstaan ver van het oppervlak van de planeet waar magnetische veldlijnen draaien en plasmawolken met elkaar reageren.

Als de Cassini op de juiste plek was dan werd de ruimtesonde soms omhuld door de stroom deeltjes die de aurora’s met de magnetosfeer verbindt. Analyse van de deeltjesmetingen die de ruimtesonde deed liet zien dat de aurora’s van Saturnus, net zoals die van Jupiter, door veel sterkere energetische deeltjes worden veroorzaakt dan de Aardse aurora’s. De onderliggende natuurkundige mechanismes vertonen echter wel veel overeenkomsten tussen alle drie.

Zelfs nu de Cassini-missie is afgelopen blijven de door de ruimtesonde verzamelde gegevens voor verrassingen zorgen en zullen de wetenschappers blijven helpen bij het beter begrijpen van de aurora’s op de grote planeten in ons zonnestelsel. In het bijzonder ook doordat de data gecombineerd kunnen worden met de waarnemingen van de magnetosfeer van Jupiter die momenteel door de Juno ruimtesonde worden verzameld.

De nieuwe waarnemingen worden gedetailleerd besproken in twee artikelen die in het tijdschrift Geophysical Research Letters en het tijdschrift Journal of Geophysical Research: Space Physics.

Artikelen:

  • A. Bader et al. The morphology of Saturn’s aurorae observed during the Cassini Grand Finale. Geophysical Research Letters, published online December 24, 2019; doi: 10.1029/2019GL085800
  • A. Bader et al. Energetic Particle Signatures Above Saturn’s Aurorae. JGR: Space Physics, published online December 22, 2019; doi: 10.1029/2019JA027403

 

Eerste publicatie: 15 januari 2020
Bron: SciNews en anderen