Künstlerische Darstellung der jupiterischen Aurorae. Höhenelongation durch künstliche Intelligenz erstellt.
© The Watchers - M. Flouriot
Diese spezifischen Emissionen, sogenannte "aurorale Fußabdrücke", sind lokal in mehreren Wellenlängenbereichen sichtbar. Sie entstehen durch geladene Teilchen, hauptsächlich Elektronen, die sich entlang der magnetischen Feldlinien, die die Monde mit Jupiter verbinden, ausbreiten. Beim Eintauchen in die Atmosphäre des Gasriesen induzieren diese Elektronen charakteristische Aurorae, die seit den 2000er Jahren vor allem durch Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops im ultravioletten Bereich untersucht werden.
Seit Juli 2016 überfliegt die Raumsonde Juno die Pole Jupiters in lediglich einigen tausend Kilometern Höhe und ermöglicht so eine präzise Charakterisierung der Struktur der auroralen Fußabdrücke der Monde. Die kombinierte Analyse der Daten, die an Bord von Juno durch das UV-Spektrometer UVS und den durch das IRAP beigesteuerten optoelektronischen Spektrometer JADE erhalten werden, ermöglicht es, sowohl die Eigenschaften dieser Emissionen als auch die der geladenen Teilchen, die sie verursachen, zu untersuchen.
Indem sie sich auf den auroralen Fußabdruck von Ganymed, dem größten Mond des Sonnensystems und dem einzigen, der ein eigenes Magnetfeld erzeugt, konzentrierten, konnte ein Team, zu dem Wissenschaftler vom CNRS Terre & Univers gehörten und das eng mit den Teams der Juno-Mission (SwRI, Princeton University) zusammenarbeitete, unter anderem den Einfluss der Mini-Magnetosphäre von Ganymed auf seinen auroralen Fußabdruck nachweisen.
Sie konnten bestätigen, dass die Größe der Fluxröhren, dieser röhrenförmigen magnetischen Feldlinien, die die Monde mit der Atmosphäre Jupiters verbinden und entlang derer sich elektromagnetische Wellen und geladene Teilchen ausbreiten, signifikant größer ist als die, die in früheren Studien für Io und Europa berichtet wurden.
Die Beobachtungen des auroralen Fußabdrucks durch Juno liefern somit eine neue Methode zur Untersuchung der Mini-Magnetosphäre von Ganymed, die in situ und auf bisher unerreichte Weise durch die ESA-Mission JUICE erforscht werden soll, die sich derzeit auf dem Weg nach Jupiter befindet.
Juno (Umlaufbahn in Weiß links) kreuzt eine Fluxröhre des Mondes Ganymed. Am Südpol von Jupiter werden die auroralen Fußabdrücke der drei Monde gleichzeitig im Ultravioletten durch das Instrument Juno/UVS beobachtet und hier in Falschfarben dargestellt. Diese bestehen aus zwei hellen Flecken, die in Weiß erscheinen, gefolgt von einer diffusen Emission, der sogenannten auroralen Schweif.
© CDPP-Inetum / NASA / SwRI / Juno-UVS / ESA / STScI / Jonas Rabia / Vincent Hue
Referenzen:
Rabia, J., Hue, V., André, N., Nénon, Q., Szalay, J. R., Allegrini, F., et al. (2024).
Properties of electrons accelerated by the Ganymede-magnetosphere interaction: Survey of Juno high-latitude observations.
Journal of Geophysical Research: Space Physics, 129, e2024JA032604.
https://doi.org/10.1029/2024JA032604.