Quelle: Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU).

Sie sind so nah an Sternen, dass sie bis zu 1.000 Grad Celsius heiß werden: Das Phänomen der heißen Staubringe – eine Ansammlung von submikrometergroßen Partikeln in unmittelbarer Nähe von Sternen – wurde 2006 das erste Mal außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt. Doch aufgrund ihrer geringen Größe sind die Staubpartikel schwierig zu beobachten und ihr Ursprung bislang ungeklärt.

Zum ersten Mal konnte dieses Phänomen jetzt mit der extrem hohen Auflösung des Beobachtungsinstruments MATISSE (Multi AperTure mid-Infrared Spectro Scopic Experiment) am Paranal Observatory der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile in einem neuen Wellenlängenbereich beobachtet werden. Beteiligt war auch die Arbeitsgruppe Stern- und Planetenentstehung der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU). Ihre Ergebnisse, die kürzlich im Fachmagazin Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters erschienen sind, liefern zentrale Grundlagen für weitere Studien um das Phänomen dieser Staubringe zu erklären.

Einzigartige Beobachtungen in einem bisher nicht zugänglichen Wellenlängenbereich
Staubringe, auch „Staubscheiben“ oder „Trümmergürtel“ genannt, bilden sich durch die Kollisionen von Geröll und Kleinkörpern, die nach der Entstehung von Planeten übrigbleiben – so viel ist seit einigen Jahrzehnten bekannt. In unserem Sonnensystem ist eine solche Ansammlung zum Beispiel zwischen der Mars- und Jupiterbahn zu finden, der sogenannte „Asteroidengürtel“. Rätsel geben jedoch die 2006 erstmals entdeckten heißen Staubringe auf. Wie konnten sie sich unter den hohen Temperaturen, denen sie so nah an den Sternen ausgesetzt sind, bilden und über Milliarden Jahre bestehen?

Genaue Informationen über ihre räumliche Struktur und stoffliche Zusammensetzung könnten helfen, das Phänomen der heißen Staubringe und ihrer Entstehung besser zu verstehen. Die jetzt veröffentlichten Beobachtungen mit MATISSE sind ein zentraler Schritt dahin, hoffen die Forschenden. “Wir konnten die heißen Staubringe nicht nur mit einer hohen Auflösung beobachten, sondern auch im Wellenlängenbereich um drei Mikrometer, in dem diese Ringe besonders hell strahlen“, sagt Sebastian Wolf, Professor für Astrophysik und Leiter der Arbeitsgruppe Stern- und Planetenentstehung an der CAU. „Dieser Bereich war mit bisherigen Beobachtungsinstrumenten nicht zugänglich und erlaubt uns jetzt einen einzigartigen Einblick in dieses Phänomen.“

Erste publizierte Daten des Instruments nach zwölf Jahren Entwicklungszeit
Wolfs Arbeitsgruppe war Teil des internationalen Konsortiums von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Deutschland, Frankreich, den Niederlanden und Österreich, die das Beobachtungsinstrument MATISSE zwölf Jahre lang entwickelt hatten. 2019 ging das weltweit leistungsfähigste interferometrische Instrument für den mittleren Infrarotbereich am VLTI (Very Large Telescope Interferometer) an der ESO in Chile in Betrieb. Bis zu vier Teleskope können genutzt werden, um die Infrarotstrahlung von Himmelsobjekten zu erfassen. Bezeichnet wird diese Messmethode als Interferometrie. Die Forschenden erhalten also keine unmittelbaren Aufnahmen der Objekte, sondern die technischen Messdaten lassen Rückschlüsse auf ihre Erscheinungsform und Eigenschaften zu. Durch die Kombination von vier Teleskopen erreicht MATISSE eine enorme Auflösung, die der eines 200 Meter langen Teleskopes entsprechen würde. Mit der bisher unerreichten Präzision von MATISSE sind Einblicke in die frühste Entwicklung von Planeten und letztendlich der Entstehung des Sonnensystems möglich.

Auf diese Weise beobachtete das Forschungsteam, an dem neben der CAU auch Forschende des University College London, des Large Binocular Telescope Observatory in Tucson (USA) sowie der Universitäten Arizona, Côte d’Azur und Jena beteiligt waren, den Stern „Kappa Tucanae“. Er befindet sich im Sternbild „Tukan“, das nur auf der Südhalbkugel zu sehen ist. Der Stern ist etwa zwei Milliarden Jahre alt – weniger als halb so alt wie unsere Sonne – und etwa 69 Lichtjahre von der Erde entfernt. Anhand der erhobenen Daten konnten die Forschenden die genaue Lage des Staubrings um „Kappa Tucanae“ sowie die Eigenschaften des Staubs ermitteln.

Grundlage für die weitere Suche nach dem Ursprung der Staubringe
„Diese Informationen sind wichtige Voraussetzungen für die Suche nach dem Ursprung des Phänomens“, sagt Erstautor Dr. Florian Kirchschlager, ehemaliger Wissenschaftlicher Mitarbeiter in Wolfs Arbeitsgruppe und mittlerweile am University College London beschäftigt. „Dass es auch die ersten Daten des Instruments sind, die überhaupt publiziert wurden, freut uns natürlich besonders.“ Kirchschlager erstellte im Rahmen seiner Forschungen an der CAU die Machbarkeitsstudie zu den Beobachtungen an „Kappa Tucanae“. Denn Staubringe sind im astronomischen Sinne nicht nur winzig, sondern auch verhältnismäßig leuchtschwach. „Damit haben sie selbst MATISSE vor besondere Herausforderungen gestellt. Dass die Beobachtungen trotzdem geglückt sind, unterstreicht das einzigartige Potential des Instruments“, betont Mitautor Dr. Steve Ertel, der als Doktorand in Wolfs Arbeitsgruppe an Trümmerscheiben forschte und mittlerweile an der University of Arizona tätig ist.

„Die jetzt gesammelten und ausgewerteten Beobachtungsdaten bilden die Grundlage für unsere weitere Forschung an einem Erklärungsmodell für die heißen Staubringe“, sagt Wolf, Vizesprecher in der Forschungsgruppe 2285 „Trümmerscheiben in Planetensystemen“, die an der Friedrich-Schiller-Universität Jena angesiedelt ist unter dem Sprecher Professor Alexander Krivov.

Originalpublikation:
“First L band detection of hot exozodiacal dust with VLTI/MATISSE”,
F. Kirchschlager, S. Ertel, S. Wolf, A. Matter and A. V. Krivov, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters, MNRAS, 499, L47,
DOI: 10.1093/mnrasl/slaa156, https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020MNRAS.499L..47K/abstract

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• Very Large Telescope (VLT) der ESO in Chile

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: ESO, ESA, JPL, Wikipedia.

Bei dem in einer Entfernung von rund 25 Lichtjahren zu unserem Sonnensystem im Sternbild „Südlicher Fisch“ befindlichen Stern Fomalhaut handelt es sich um einen etwa 100 bis 300 Millionen Jahre alten Stern, welcher in etwa über die doppelte Masse unserer Sonne verfügt. Bereits in den 1980er Jahren entdeckten Astronomen mittels des Infrarot-Weltraumteleskops IRAS, dass Fomalhaut von einem rund 250 Astronomische Einheiten durchmessenden Staubring umgeben ist, welcher in der Folgezeit durch das Hubble Space Telescope auch im sichtbaren Licht abgebildet werden konnte.

Die Astronomen schlussfolgerten aus der auf diesen Aufnahmen erkennbaren Streuung des Lichtes, dass sich der Staubring hauptsächlich aus relativ großen Staubpartikeln mit Durchmessern von etwa 50 Mikrometern zusammensetzt. Größere Staubpartikel streuen das von dem Stern ausgehende Licht in einem geringeren Ausmaß als kleinere Partikel – so die Erklärung hierfür – und im sichtbaren Licht erstrahlt der Staubring um Fomalhaut vergleichsweise schwach.

Aktuelle Aufnahmen des Infrarot-Weltraumteleskops Herschel widersprechen jetzt allerdings dieser bisherigen Interpretation. Für die Untersuchung bildete Herschel den Fomalhaut umgebenden Staubring in fünf Spektralbereichen des fernen Infrarotlichtes bei Wellenlängen zwischen 70 und 500 Mikrometern ab. Anhand des sich so ergebenden Infrarotspektrums gelangten die an der Auswertung der Daten beteiligten Wissenschaftler um Bram Acke vom Astronomischen Institut der Universität Leuven/Belgien zu dem Ergebnis, dass die Staubkörner lediglich wenige Mikrometer groß sein können. Allerdings, so das sich daraus ergebende Problem, müsste der von Fomalhaut ausgehende Strahlungsdruck derart kleine und entsprechend massearme Staubpartikel relativ schnell aus der Umgebung des Sterns „wegwehen“ und den Staubring so auflösen.

Die Wissenschaftler bieten in ihrer kürzlich in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ publizierten Studie eine Erklärung für diesen scheinbaren Widerspruch an. Demzufolge sind poröse Staubpartikel, welche aus einer Vielzahl von jeweils nur wenigen Mikrometer großen Einzelkörnern zusammengeklumpt sind, für die beobachteten Messdaten verantwortlich. Das vom Weltraumteleskop Herschel beobachtete thermische Strahlungsverhalten des Staubringes wird von den kleinen Einzelkörnern erzeugt. Die durch das Hubble-Weltraumteleskop beobachtete Lichtstreuung wird dagegen durch die Gesamtgröße der porösen Staubklumpen bestimmt. Solche poröse Staubteilchen sind den Wissenschaftlern auch aus unserem Sonnensystem bekannt. Sie entstehen ausschließlich dann, wenn Kometen miteinander kollidieren.

Im Rahmen ihrer Studie berechneten die Wissenschaftler auch die Staubmenge, welche in der Umgebung von Fomalhaut jeden Tag freigesetzt werden muss, um den durch den Strahlungsdruck hervorgerufenen Staubverlust auszugleichen. Demzufolge müssen pro Tag etwa 2.000 Kollisionen von jeweils einen Kilometer durchmessenden Kometenkernen erfolgen. Das noch relativ junge Sternsystem von Fomalhaut wäre demnach ein wahrlich chaotischer Ort im Universum, welcher zugleich ein gutes Studienobjekt für die frühe Entwicklungsphase unseres eigenen Sonnensystems darstellt.

Die Gesamtmasse des Staubes um Fomalhaut beträgt etwa 110 Erdmassen. Dieser Staubring ist dabei mit dem Kuipergürtel in unserem frühen Sonnensystem vergleichbar, aus welchem sich in der Folgezeit die Zwergplaneten und weitere Transneptunische Objekte gebildet haben.

Alternativ, so die Astronomen, könnte die Staubproduktion auch bei deutlich geringeren Kollisionsraten erfolgen, wobei die Kometenkerne dann allerdings über entsprechend größere Durchmesser verfügen müssten. Laut Carsten Dominik von der Universität Amsterdam, einem der Co-Autoren der Studie, würde auch eine Kollision von zwei jeweils 10 Kilometer durchmessenden Kometenkernen pro Tag die erforderliche Staubmenge erzeugen. Abhängig von den zugrunde gelegten Durchmessern der Kometen wird deren Gesamtzahl im Sternsystem von Fomalhaut auf eine Anzahl zwischen 100 Milliarden und 10 Billionen geschätzt.

Weitere Erkenntnisse über den Aufbau des Sternsystems Fomalhaut stammen von dem „Atacama Large Millimeter/submillimeter Array“ (kurz ALMA), einem noch im Bau befindlichen neuen Observatorium der Europäischen Südsternwarte (ESO).

Die asymmetrische Form des Ringes und dessen anscheinend enge räumliche Begrenzung wurde von den Astronomen bereits früher auf einen Planeten zurückgeführt, welcher Fomalhaut umläuft. Und tatsächlich gelang es bereits im Jahr 2008, diesen Exoplaneten mit dem Hubble-Weltraumteleskop direkt abzubilden. Bei späteren Beobachtungen mit verschiedenen Infrarotteleskopen war es den Wissenschaftlern allerdings nicht gelungen, den Exoplaneten erneut nachzuweisen, was zu ernsthaften Zweifeln an der Existenz von „Fomalhaut b“ – so seine offizielle Bezeichnung – führte.

Im Gegensatz zum Hubble Space Telescope ist ALMA allerdings in der Lage, die scharfen Ränder und die ringförmige Struktur der Staubscheibe deutlich sichtbar wiederzugeben. Die ALMA-Daten bestätigen, dass sowohl der innere als auch der äußere Rand der dünnen Staubscheibe scharf begrenzt ist. Aufgrund von Computersimulationen konnten die Astronomen darauf schließen, dass die Staubpartikel durch die Schwerkrafteinwirkung zweier Planeten in der Scheibe gehalten werden, wobei einer der Planeten den Stern Fomalhaut innerhalb des Staubringes und der andere außerhalb umläuft. Beide Planeten fungieren dabei als „Schäferplaneten“, welche den Staubring durch ihre Schwerkrafteinflüsse zusammenhalten.

Der Planet, welcher Fomalhaut innerhalb des Ringes umläuft, ist in seiner Umlaufbewegung um den Zentralstern schneller als die Staubpartikel des Ringes. Dabei erfolgt eine Energieübertragung auf die Staubpartikel, so dass die innersten Teilchen nach außen gedrückt werden. Der Planet, welcher sich außerhalb der Scheibe bewegt, ist dagegen langsamer als die Staubteilchen. Seine Schwerkraft verringert die Energie der Teilchen und lässt sie nach Innen zurückfallen. Neben dem Saturnsystem, wo verschiedenen Monde als Schäfermonde innerhalb des dortigen Ringsystems fungieren, ist ein solcher Prozess in unserem Sonnensystem auch bei dem Planeten Uranus bekannt. Auch dort wird einer der 13 bisher bekannten Ringe durch die beiden Uranusmonde Cordelia und Ophelia zusammengehalten.

Die Berechnungen der Wissenschaftler liefern außerdem Daten für die vermutliche Masse dieser Planeten. Sie müssen demnach größer als der Mars sein, können aber maximal einige Male so groß wie die Erde ausfallen. Damit sind die Planeten deutlich kleiner als bislang angenommen. Aufgrund der Hubble-Aufnahmen aus dem Jahr 2008 waren die Astronomen ursprünglich davon ausgegangen, dass der damals abgebildete Planet größer als der Saturn wäre, der zweitgrößte Planet innerhalb unseres Sonnensystems.
„Wir können die Masse und die Umlaufbahn eines Planeten in der Nähe des Ringes sehr genau bestimmen, indem wir die Ergebnisse von Computersimulationen mit der Form der Scheibe vergleichen, welche sich aus unseren ALMA-Daten ergibt“, erläutert Aaron Boley von der University of Florida/ USA, der Leiter der ALMA-Studie, die Ergebnisse. „Es zeigte sich, dass die Planetenmassen sehr klein ausfallen müssen. Andernfalls würden die Planeten den Staubring zerstören.“ Dies erklärt auch, warum die beiden Planeten in den früheren Infrarotbeobachtungen nicht nachgewiesen werden konnten.

Der Staubring befindet sich in einer Entfernung zu Fomalhaut, welche in etwa dem 140-fachen Abstand der Erde von der Sonne entspricht. Laut den ALMA-Daten misst er vom seinem inneren bis zu seinem äußeren Rand rund das 16-fache des Abstandes der Erde zur Sonne. Seine Dicke beträgt dagegen lediglich etwa ein Siebtel dieser Ausdehnung. „Der Ring ist somit viel schmaler und dünner als bisher gedacht“, so Matthew Payne, ebenfalls von der University of Florida. Trotzdem verfügt der Ring über eine größere Ausdehnung als unser Sonnensystem.

Die hier kurz vorgestellten Beobachtungen von Aaron Boley und seinem Team werden demnächst in der Fachzeitschrift „Astropysical Journal Letters“ unter dem Titel „Constraining the Planetary System of Fomalhaut Using High-Resolution ALMA Observations“ publiziert.

Die Astronomen beobachteten das Sternsystem Fomalhaut im September und Oktober 2011 mit ALMA. Zu diesem Zeitpunkt waren weniger als ein Drittel der insgesamt 66 vorgesehenen Antennen des ALMA-Observatoriums verfügbar. Nach der Fertigstellung im Jahr 2013 wird die Anlage über eine dann noch einmal deutlich höhere Leistungsfähigkeit verfügen. Dennoch war ALMA bereits in dieser „Early-Science-Phase“ Ende 2011 in der Lage, kosmische Strukturen sichtbar zu machen, welche allen früheren Beobachtern entgangen waren.

„Obwohl sich ALMA noch im Bau befindet, ist es bereits jetzt das leistungsfähigste Teleskop seiner Art. Dies ist erst der Beginn einer aufregenden neuen Ära in der Erforschung von protoplanetaren Scheiben und der Entstehung von Planeten um andere Sterne“, so der ESO-Astronom Bill Dent über die Bedeutung der Beobachtung.

Das „Atacama Large Millimeter/submillimeter Array“ ist eine internationale astronomische Forschungseinrichtung, welche von verschiedenen Instituten aus Europa, Nordamerika und Ostasien in Zusammenarbeit mit der Republik Chile getragen wird. Bei der Entwicklung, dem Aufbau und dem Betrieb des Observatoriums ist die ESO zuständig für den europäischen Beitrag, das National Astronomical Observatory of Japan für den Beitrag Ostasiens und das National Radio Astronomy Observatory der USA für den nordamerikanischen Beitrag. Das Joint ALMA Observatory ist für die übergreifende Projektleitung – für den Aufbau, die Inbetriebnahme und den regulären Beobachtungsbetrieb – von ALMA zuständig.

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Astronomy & Astrophysics:

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Astropysical Journal Letters:

• Constraining the Planetary System of Fomalhaut Using High-Resolution ALMA Observations (engl.)

Der Beitrag Kollisionen und Planeten beim Stern Fomalhaut erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Eric Honstrass. Quelle: NASA.

Beim nächsten bewundernden oder auch romantisch verklärten Blick auf unseren Trabanten sollten Sie nicht vergessen, was für ein Glück wir doch haben. Denn neueste Beobachtungen mit Hilfe des NASA-Teleskops Spitzer legen nahe, dass ein Mond mit einer Entstehungsgeschichte wie bei unserem Begleiter etwas Ungewöhnliches im Universum ist und nur bei etwa fünf bis zehn Prozent der Planetensysteme existiert.

„Entsteht ein Mond aus einer so gewaltigen Kollision, sollte der Staub überall hin verteilt werden“, erklärt Nadva Gorlova von der Universität Florida, führende Autorin einer neuen Studie, die am 20. November im Astrophysical Journal erschien. „Gäbe es dort viele Monde in ihrer Entstehung, hätten wir um die Sterne herum Staub sehen können – haben wir aber nicht.“

Sich die Erde ohne Mond vorzustellen, ist nicht einfach. Seit Langem schon ist die vertraute, weiße Kugel ein Objekt der Kunst, der Mythologie und auch der Poesie. Wölfe heulen ihn an und bislang zwölf Menschen hinterließen Fußspuren in seinem Boden. Dank seines gravitativen Einflusses auf die Gezeiten der Erde, hat sich möglicherweise das Leben aus den Ozeanen auf das Land weiterentwickelt.

Wissenschaftler mutmaßen, dass der Mond etwa 30 bis 50 Millionen Jahre nach der Entstehung der Sonne geboren wurde. Diese Geburt war ausgesprochen spektakulär: Ein Körper mit der ungefähren Größe des Planeten Mars stieß wohl mit dem Vorläufer der Erde zusammen und riss große Teile des Erdmantels und des Einschlagskörpers heraus. Trümmer und verdampfte Teile der beiden Körper gelangten in den Erdorbit und formten sich zu unserem Trabanten. Die anderen Monde in unserem Sonnensystem bildeten sich entweder zeitgleich mit ihren Planeten oder aber wurden durch die Schwerkraft der Planeten eingefangen.

Gorlova und ihre Kollegen suchten nach Anzeichen von Staub bei etwa 400 Sternen, die rund 30 Millionen Jahre alt sind. Grob betrachtet in genau dem Alter, in dem unser Mond entstand. Sie fanden heraus, dass nur ein einziger der 400 Sterne in eine derartige verräterische Staubscheibe eingebettet ist. Berücksichtigt man einerseits die Dauer, die eine solche Staubscheibe existiert und andererseits auch die Zeitspanne, innerhalb derer Kollisionen entstehen können, aus denen sich ein Mond formen kann, errechnet sich eine Wahrscheinlichkeit von fünf bis zehn Prozent für einen Mond wie den unsrigen in einem fremden Sternensystem.

„Ob sich aus der einen beobachteten Kollision wirklich ein Mond bilden wird, wissen wir nicht – daher können wirklich mondbildende Ereignisse noch seltener sein, als unsere Berechnungen zeigen“, erklärt George Rieke, einer der Co-Autoren der Studie.

Zudem zeigen die Beobachtungen, dass sich die Prozesse der Planetenentstehung 30 Millionen Jahre nach der Sterngeburt merklich beruhigen. Wie unser Mond bilden sich auch Gesteinsplaneten durch chaotische Kollisionen, die überall Staub verteilen. Gegenwärtig nimmt man an, dass dieser Prozess etwa vierzig Millionen Jahre währt und ungefähr zehn Millionen Jahre nach der Sternentstehung beginnt. Die Tatsache, dass Gorlova und ihr Team lediglich bei einem von vierhundert Sternen Anzeichen von Kollisionsstaub fanden, deutet darauf hin, dass die dreißig Millionen Jahre alten Sterne – zumindest größtenteils – ihre Planetenentstehung bereits abgeschlossen haben.

“Die Beobachtungen junger Sterne, um die Staub wirbelt, dauern nun schon über zwanzig Jahre an“, sagt Gorlova, “aber diese Sterne sind so jung, dass der Staub noch aus der Zeit der Planetenentstehung stammen könnte. Der von uns gefundene Stern ist älter, nämlich in dem Alter in dem unsere Sonne den Prozess der Planetenbildung bereits abgeschlossen hatte und das System Erde-Mond gerade aus einer Kollision heraus entstand.“

Doch Mondliebhaber seien getröstet: Monde entstehen auf verschiedene Weisen. Selbst wenn die Mehrheit der Gesteinsplaneten keinen Mond wie die Erde hat, so vermuten Astronomen dennoch, dass es Milliarden von Gesteinsplaneten irgendwo dort draußen gibt. Und fünf bis zehn Prozent von Milliarden sind immer noch eine beachtliche Menge Monde.

Die künstlerischen Animationen zur Kollision zweier Objekte im All finden Sie hier. [Edit 2021: leider nicht … caltech.edu hostet die Seite nicht mehr]

Der Beitrag Ein nicht alltäglicher Mond erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: NASA / JPL.

Ein wichtiges Ziel war die Bestimmung der Masse von Amalthea, um Rückschlüsse auf die Zusammensetzung dieses Miniaturmondes ziehen zu können. Galileo wird außer dem nur etwa 189 km durchmessenden Jupitermond Amalthea auch einen Staubring und die innere Region des hochenergetischen Magnetfeldes in der unmittelbaren Nähe des Planeten untersuchen. „Wir sind auf diese Annäherung gespannt, da Galileo dem Planeten dabei näher als je zuvor kommen wird“, sagt Dr. Eilene Theilig, Galileo-Projektmanagerin beim NASA-eigenen Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Kalifornien. Diese riskante Passage bietet nicht nur den Wissenschaftlern neue Beobachtungsmöglichkeiten, sondern wird die Forschungssonde auch auf ihren letzten Orbit um den Planeten führen, bevor Galileo im nächsten Jahr in der Jupiteratmosphäre verglühen wird.

Die Raumsonde passierte den kleinen Mond Amalthea – der zusammen mit drei weiteren natürlichen Kleinsatelliten innerhalb der Umlaufbahn von Io kreist, dem innersten der vier schon von Galilei Galileo entdeckten großen Jupitermonde – heute morgen um 07:19 Uhr (MEZ) in einer Entfernung von nur etwa 160 km. Durch Messung der Auswirkung auf die Flugbahn der Sonde durch den Vorbeiflug an Amalthea soll die Masse des Miniaturmondes bestimmt werden. Ist die Masse ermittelt, so kann aufgrund der bekannten Größe des Mondes auch die durchschnittliche Dichte bestimmt werden, was den Wissenschaftlern wichtige Hinweise auf die Zusammensetzung und damit auch auf die Entstehungsgeschichte von Amalthea liefert. Die Kamera der Raumsonde wird NASA-Angaben zufolge nicht in Betrieb sein, um die begrenzten Ressourcen von Galileo auf wichtigere wissenschaftliche Forschungsziele zu konzentrieren.

In der Nähe von Amalthea wird das Raumfahrzeug auch durch einen sehr dünnen Staubring fliegen, der Jupiter umgibt. Den Wissenschaftler eröffnet sich damit zum ersten Mal die Gelegenheit, die Größe und Bewegungsrichtung der Staubpartikel in einem planetaren Ring direkt mit Hilfe eines Staubdetektors zu ermitteln.

Ein weiteres wichtiges Forschungsziel dieser Passage stellt der innere Bereich der Jupitermagnetosphäre dar, ein hochenergetischer Strahlungsgürtel aus geladenen Partikeln, der vom gigantischen Magnetfeld des Planeten bestimmt wird. „Jupiter ist ein gigantischer Planet, der es nicht ganz bis zur Größe eines Sternes geschafft hat. Es ist aufregend das wir in der Lage sein werden, Messungen in der inneren Region vorzunehmen. Unter Umständen erhalten wir Resultate, die unser Verständnis über das Verhalten von Sternen ein wenig erweitern“, hofft Dr. Claudia Alexander, Wissenschaftlerin beim Galileo-Projekt. Die Messwerte von der inneren Magnetosphäre könnten auch beim Design zukünftiger Raumsonden helfen, die später einmal die Jupiter-Monde Io und Europa erforschen sollen. Solche Raumfahrzeuge müssten ständig im für Mensch wie Technik extrem gefährlichen Strahlungsgürtel des Planeten operieren – je genauer man die dabei auftretenden Belastungen kennt, umso genauer kann man beim Entwurf einer Raumsonde vorgehen.
Die extremen Bedingungen in Jupiternähe haben bereits früher zu teilweisen Ausfällen von Instrumenten an Bord der Raumsonde geführt, und auch dieses Mal können die Wissenschaftler nicht sicher sein, alle wissenschaftlichen Ziele der Amalthea-Passage zu erreichen: bisher hat Galileo immerhin mehr als die vierfache Strahlungsdosis verkraftet, als beim Entwurf der Raumsonde vorgesehen war.

Nach diesem letzten Kraftakt befindet sich Galileo auf einem Kollisionskurs mit Jupiter. Im September 2003 wird die 1989 von Bord der Raumfähre Atlantis aus gestartete Raumsonde nach 35 Umrundungen des Planeten in der Atmosphäre des Gasriesen verglühen. Dieser kontrollierte Absturz soll verhindern, dass das Raumfahrzeug in späteren Jahren auf den Jupitermond Europa stürzt, wenn eine Kontrolle der Flugbahn aufgrund technischer Defekte oder aufgebrauchter Treibstoffvorräte nicht mehr möglich ist: Eine der vielen Entdeckungen, die mit Hilfe von Galileo gemacht worden sind, ist die mögliche Existenz eines Ozeans unter der gefrorenen Oberfläche dieses Mondes – vielleicht ein Ort primitiver Lebensformen, der vor einer Kontamination durch seinen Entdecker bewahrt werden soll.

Der Beitrag Galileo: Eine letzte Annäherung erschien zuerst auf Raumfahrer.net.