Radio Jupiter sendet Mysteriöses

Jupiter sendet Radiostrahlung aus. Wer das noch nicht wusste, mag überrascht sein – aber eigentlich ist das ein alter Hut. Radiostrahlung kommt nicht nur aus den von uns Menschen gemachten Sendeanlagen; es gibt auch jede Menge natürliche Quellen. Sterne beispielsweise: unsere Sonne ist die stärkste Radioquelle in der näheren Umgebung. Seit 1955 weiß man, dass auch Jupiter Radiostrahlen aussendet (genauso wie viele andere Planeten) und die Radioastronomie ist heute eine ganz normale Disziplin der Astronomie.

Die Radiostrahlung des Jupitersystems wurde natürlich in den letzen Jahrzehnten ebenfalls untersucht und die Forschung geht immer noch weiter. Kürzlich haben Wissenschaftler aus Österreich und den USA eine neue Arbeit veröffentlicht, in der sie von der Entdeckung einer bisher unbekannten Radioquelle in der Nähe von Jupiter berichten.

Woher kommt eigentlich das Radioprogramm, das Jupiter aussendet? Das wird von geladenen Teilchen erzeugt, die sich durch das Magnetfeld des Planeten bewegen. Und das Magnetfeld von Jupiter ist groß!

Jupiter strahlt auf vielen verschiedenen Frequenzen – aber die, die für das aktuelle Thema interessant ist, ist die Dekameterstrahlung; also Strahlung mit Wellenlängen im Zehnmeterbereich. Da kannte man bisher zwei hauptsächliche periodische Quellen. Es gibt Radiopulse, die mit einer Periode von 9.9249 Stunden auftreten. Sie sind auf die Rotation von Jupiters Magnetossphäre zurückzuführen. Dann gibt es noch Impulse mit einer Periode von 42.46 Stunden. Die sind Io zu verdanken. Das Magnetfeld des Jupiter erstreckt sich nämlich weit über seine Oberfläche hinaus und umschließt auch die Umlaufbahnen vieler seiner Monde.

Besonders wichtig ist hier Io der innerste der großen Monde. Auf seiner Oberfläche finden sich viele aktive Vulkane die ständig Material; darunter auch geladene Teilchen ins All schleudern. Diese Ionen sammeln sich dann in einem „Plasmatorus“ um Jupiter und interagieren mit dessen Magnetosphäre.

Forscher vom Institut für Weltraumforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaft in Graz und Kollegen aus den USA und Frankreich haben nun die Aufzeichnungen analysiert, die verschiedene Satelliten in den letzten Jahren gemacht haben und dabei interessante Dinge entdeckt. Ihre Arbeit trägt den Titel „New periodicity in Jovian decametric radio emission“ und ist vor kurzen in den Geophysical Research Letters erschienen. Mykhaylo Panchenko und seine Kollegen haben hier erstmal die Daten der STEREO-Satelliten betrachtet. Diese zwei Satelliten sollen eigentlich die Sonne beobachten – die war aber ja in den letzten Jahren sehr ruhig und daher war es möglich, auch die Radioemissionen von Jupiter zu registrieren.

Die verschiedenen Anteile der Radiostrahlung zu trennen war knifflig – aber möglich, da man ja zwei Satelliten zur Verfügung hatte. Wenn man also einen Radioimpuls registriert, hat man erstmal geschaut, ob beide Satelliten ihn gleichzeitig gemessen haben oder nicht. Im ersten Fall war die Quelle mit ziemlicher Sicherheit die Sonne. Kommen die Signale aber zu verschiedenen Zeiten an, dann sind die Chancen gut, dass Jupiter die Quelle war. Zur Sicherheit betrachtet man noch genau die Verzögerung und überprüft, ob sie mit der Zeit übereinstimmt, die Jupiter bei seiner Rotation braucht um den Winkel zu überstreichen, der zwischen den beiden Sonden liegt. Das alles ist viel Rechnerei – aber es ist möglich und man kann so schön messen, was Jupiter so an Radiostrahlung aussendet.

Das haben Panchenko et al getan und neben den schon bekannten periodischen Impulsen haben sie ein bisher unbekanntes periodisches Radiosignal entdeckt!

Das Bild aus der Arbeit von Panchenko et al zeigt drei verschiedene Zeiträume, in denen die Signale gemessen wurden. Auf der x-Achse findet man jeweils die Zeit; auf der y-Achse die Frequenz der Strahlung. Die Farbe gibt die Intensität an (je dunkler desto stärker). Man erkennt gut die periodischen Pulse bzw. Paare von periodischen Pulsen. Die Periode liegt hier nahe an der schon bekannten mit 9.9249 Stunden; liegt aber mit etwa 10.06 Stunden doch deutlich daneben. Das diese neue Periode nicht mit der schon bekannten identisch ist, haben die Autoren auch noch ausführlicher untersucht und nachgewiesen. Sie haben außerdem nachgesehen, ob die Stellung von Jupiter einen Einfluss hatte. Wenn man untersucht, welcher Längengrad der Jupiteroberfläche gerade auf die Satelliten gerichtet ist, wenn ein Signal ausgesandt wird, dann bekommt man eine deutliche Häufung zwischen 300 und 60 Grad (gemessen via 360 Grad). Andererseits gab es keinen Zusammenhang mit der Stellung des Jupitermondes Io.

Diese Entdeckung konnte übrigens sehr schön durch Messungen zweier anderer Satelliten bestätigt werden. Das war einmal die Sonde Wind, die den Sonnenwind in der Nähe der Erde erforscht und außerdem noch Cassini, die sich im Saturnsystem aufhält und der wir jede Menge tolle Bilder verdanken.

Auch diese beiden Geräte konnten die Impulse messen. Mehr noch – da sie unterschiedlich weit von Jupiter entfernt sind, braucht die Radiostrahlung natürlich auch unterschiedlich lange bis zu ihnen. Und – wie oben schon beschrieben – es kommt noch zu einer zusätzlichen Verzögerung weil sich Jupiter erst von einer Sonde zur anderen drehen muss. Genau diese Verzögerung konnte gemessen werden und sie entspricht genau dem Winkel, der zu der Zeit zwischen den Raumsonden lag.

Oben sieht man die Messung von Wind; unten die von Cassini (die dicken horizontalen Linien stammen übrigens von künstlichen, irdischen Radioquellen).

Soweit die Fakten. Neben Jupiters Magnetosphäre und Io gibt es also noch eine dritte periodische Radioquelle im Dekameterbereich. Den Messungen zufolge stammt sie nicht direkt von Jupiter und auch nicht aus dem Orbit von Io. Wo genau die Strahlung herkommt, wissen die Forscher auch noch nicht. Helmut Rucker, Mitautor der Arbeit, meint dazu in einer Presseaussendung:

„Die Strahlungsquelle ’sub-korotiert‘ mit Jupiter. Es gibt demnach Hinweise auf den Ort der Strahlungsquelle, die eventuell in der Nähe des Io-Torus, eines Plasmaschlauchs entlang der Io-Orbitalbahn, liegen könnte.“

Ok – Wörter wie „sub-korotiert“ sollte man in der Öffentlichkeitsarbeit besser vermeiden 😉 Im Prinzip heisst das aber nichts anders als das, was ich schon oben erklärt habe: die Periode der Signale stimmt nicht mit der überein, die man erwarten würde, wenn das Signal aus der unmittelbaren Nähe von Jupiter stammen würde. Bis man genau was, was hier passiert, muss man wohl noch ein bisschen forschen. Vermutlich hat man die Interaktion zwischen Jupiters Magnetosphären mit seinen Monden noch nicht ausreichend verstanden und wenn man die besser versteht, dann wird man auch dieses Rätsel lösen können.

Und auch wenn natürlich wieder heftig spekuliert wird (z.B. hier oder vermutlich auch bald hier in den Kommentaren) ist es äußerst unwahrscheinlich, dass wir hier den Botschaften von Aliens lauschen. An diesen Signalen ist nichts, dass diesen Schluß nahelegen würde. Periodische Radiosignale schickt uns Jupiter jede Menge – und nun kennen wir eines mehr. Eine natürliche Erklärung ist absolut wahrscheinlich. Das macht die Sache nicht weniger spannend; wir wissen ja schon aus der Vergangenheit das sich vermeintliche Aliens als äußerst spannende Wissenschaft herausstellen können.

Ach ja – ihr wollt doch sicher hören, wie Jupiters „Radioprogramm“ so klingt? So:

Panchenko, M., Rucker, H., Kaiser, M., St. Cyr, O., Bougeret, J., Goetz, K., & Bale, S. (2010). New periodicity in Jovian decametric radio emission Geophysical Research Letters, 37 (5) DOI: 10.1029/2010GL042488