Hubble ziet schitterend poollicht op Saturnus

Saturnus met aurora aan de noordpool
Deze afbeelding is een compositie van waarnemingen van Saturnus die begin 2018 en in 2017 zijn gemaakt. In tegenstelling tot de aurora’s op de Aarde zijn die op Saturnus alleen in ultraviolet licht zichtbaar. Dit deel van het elektromagnetische spectrum wordt door de atmosfeer van de Aarde grotendeels tegengehouden waardoor astronomen gebruik moeten maken van telescopen in de ruimte zoals de Hubble Space Telescope, om ze te bestuderen. Credit: ESA/Hubble, NASA, A. Simon (GSFC) and the OPAL Team, J. DePasquale (STScI), L. Lamy (Observatoire de Paris)

Astronomen hebben met behulp van de Hubble Space Telescope een serie spectaculaire opnames gemaakt waarin de snel fluctuerende aurora’s aan de noordpool van Saturnus goed zichtbaar zijn. De waarnemingen werden gedaan in ultraviolet licht en geven de astronomen een van de meest complete afbeeldingen tot nu toe van het noordelijke poollicht op Saturnus.

In 2017 maakte de Hubble Space Telescope gedurende 7 maanden opnames van aurora’s boven het noordelijke poolgebied van Saturnus. Deze opnames werden gemaakt met de Space Telescope Imaging Spectrometer. De waarnemingen werden voor en na het noordelijke zomersolstice gedaan. Tijdens deze periode waren de omstandigheden het beste om het noordelijke poolgebied van Saturnus te bestuderen.

Op Aarde ontstaan aurora’s voornamelijk doordat deeltjes die in de vorm van zonnewind van de Zon afkomstig zijn. Als deze stroom geladen deeltjes dichtbij de Aarde komt vindt er een interactie plaats met het magnetische veld dat als een gigantisch schild om de Aarde heen ligt. Dit schild beschermt de Aarde tegen de zonnewind maar het kan ook een klein gedeelte invangen. Deeltjes die worden ingevangen in de magnetosfeer, het gebied in de ruimte dat de Aarde omringd en waar geladen deeltjes door het magnetische veld worden beïnvloed, kunnen worden aangeslagen waarna ze de magnetische veldlijnen volgen naar de magnetische polen toe. Daar reageren ze met zuurstof- en stikstofatomen in de bovenste lagen van de atmosfeer waardoor er kleurrijke, flikkerende lichten ontstaan die boven de poolgebieden op Aarde zichtbaar zijn.

Dergelijke aurora’s zijn niet uniek voor de Aarde. Ook andere planeten in het zonnestelsel kennen soortgelijke aurora’s; zo zijn ze aangetroffen op Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus. Omdat de atmosfeer van deze vier planeten, anders dan de Aarde, voornamelijk uit waterstof bestaat zijn ze alleen in ultraviolet licht zichtbaar. Dit deel van het elektromagnetische spectrum is het beste vanuit de ruimte te bestuderen.

Met behulp van de Hubble konden astronomen gedurende langere tijd de aurora’s boven de noordpool van Saturnus volgen. De waarnemingen werden gecoördineerd met de “Grand Finale” van de Cassini ruimtesonde zodat beiden tegelijkertijd de poolgebieden van Saturnus bestudeerden. Met de gegevens van de Hubble konden astronomen meer leren over de magnetosfeer van Saturnus die, op die van Jupiter na, de grootste is in ons zonnestelsel.

De afbeeldingen die de Hubble maakte tonen een grote variëteit aan emissies die erg lokaal kunnen optreden. De variabiliteit van de aurora’s wordt beïnvloed door zowel de zonnewind als de snelle draaiing van Saturnus. De planeet draait namelijk in ongeveer 11 uur om zijn as. Hier komt bij dat er twee duidelijke pieken zichtbaar zijn in de noordelijke poollichten: er is een piek in de helderheid net voor middernacht en net voor de nieuwe dag aanbreekt. De laatste piek was nog nooit eerder waargenomen en lijkt specifiek op te treden door de interactie van de zonnewind met de magnetosfeer tijdens de solstice van Saturnus.

De Hubble heeft in het verleden vaker de poollichten op Saturnus waargenomen. In 2004 werden de zuidelijke poollichten bestudeerd kort na het zuidelijke solstice en in 2009 werd er gebruik gemaakt van een zeldzame gelegenheid om Saturnus waar te nemen met de ringen gesloten (niet zichtbaar). Hierdoor kon de Hubble beide polen en hun poolllichten gelijktijdig bestuderen.

 

Eerste publicatie: 3 september 2019
Bron: AstroWatch, spacetelescope.org