08.08.2018

Starke Chorwellen um Ganymed

Millionenfach verstärkte elektromagnetische Wellen um den Jupitermond überraschen Astronomen.

„Chorwellen“ heißen so, weil sie klingen wie der Vogelchor im Morgen­grauen. Tatsächlich jedoch sind es elektro­magnetische Wellen, die über der Erde Polar­lichter verursachen, aber auch Satelliten beschädigen können. Ein Team von Forschern um Yuri Shprits vom Deutschen Geoforschungs­zentrum GFZ hat nun nachgewiesen, dass es um den Jupiter­mond Ganymed herum zu einer millionen­fachen Verstärkung eben jener Chorwellen kommt. Die Ergeb­nisse liefern wertvolle Beobachtungs­daten, die als Vergleich und Rand­bedingung für Modellrechnungen zu Magnetfeld­verstärkungen heran­gezogen werden können. Die Grundlage lieferten Daten, die die Raumsonde Galileo zur Erde sendete.

Abb.: Intensität der Chorwellen um Jupitermond Ganymed, gemessen mit der Raumsonde Gelileo. (Bild: GFZ / NPG)

„Die Beobach­tungen haben uns über­rascht und stellen uns auch vor ein Rätsel, wie ein Mond mit einem eigenen Magnetfeld elektro­magnetische Wellen dermaßen verstärken kann“, sagt Yuri Shprits. Die auch von der Erde bekannten Chor­wellen sind Radio­wellen in sehr tiefen Frequenz­bereichen. Anders als die Erde mit ihrem eigenen Magnet­feld bewegen sich Ganymed und Europa innerhalb des gigan­tischen Magnet­feldes von Jupiter. Dieser Umstand spielt nach Ansicht der Forscher eine Schlüssel­rolle bei der Wellen­verstärkung. Das Jupiter-Magnetfeld ist das stärkste in unserem Sonnen­system und übertrifft das der Erde um den Faktor 20.000.

„Die irdischen Chor­wellen sind nicht annähernd so stark wie die um den Jupiter“, sagt Richard Horne vom British Antarctic Survey, der ebenfalls an der Studie beteiligt ist. „Selbst wenn nur ein Bruchteil dieser Wellen es schafft, die nähere Umgebung von Ganymed zu verlassen, können sie Elektronen extrem beschleu­nigen und damit auch für hochener­getische „Killer-Elektronen“ innerhalb des Jupiter-Magnet­feldes sorgen“. Dass der Jupitermond Ganymed ein eigenes Magnetfeld hat, wurde von Margaret Kivelson und ihrem Team von der University of California in Los Angeles entdeckt, die Plasma­wellen in seiner Umgebung hat Don Gurnetts Gruppe an der University of Iowa nachge­wiesen. Doch bis jetzt war unklar, ob es sich bei den Wellen um Zufalls­ereignisse handelte oder ob so eine Verstärkung die Regel ist.

Zumindest auf der Erde spielen die Chor­wellen eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Elektronen, die Satel­liten und deren Übertragungs­technik empfindlich stören können. Die aktuelle Studie wirft die Frage auf, ob das auch im Jupiter-Orbit so sein könnte. Mehr noch: Die Beobach­tungen des Gas­planeten erhellen grund­legende Prozesse der Plasma­physik, die auch für die künftige Energie­versorgung wichtig sein könnten. Außerdem erlauben sie Einblicke in die Beschleu­nigung und den Verlust von Elektronen bei anderen Planeten und darüber hinaus sogar in entfernten Winkeln des Universums. Yuri Shprits sagt: „So kann die Studie uns vielleicht helfen heraus­zufinden, ob Planeten außerhalb unseres Sonnen­systems – die Exoplaneten – eigene Magnet­felder haben.“ Der GFZ-Forscher fügt hinzu: „Unsere Ergebnisse liefern auch wertvolle Beobachtungs­daten, die als Vergleich und Rand­bedingung für Modell­rechnungen zu Magnetfeld­verstärkungen heran­gezogen werden können.“

GFZ / JOL

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