Neptun zeigt erstaunliche Temperaturschwankungen

Credit: NASA/JPL-Caltech/Kevin M. Gill.

  Eigentlich wollten die Astronomen nur verfolgen, wie sich der Sommer auf der Südhalbkugel des Eisriesen Neptun entwickelt. Dabei stellten sie fest, dass die Temperatur in der Stratosphäre des Planeten in den Jahren 2003 bis 2018 um 8° Celsius sank. Warum das so ist, weiß niemand, denn wir wissen generell wenig über den äußersten Planeten unseres Sonnensystems.

Diese Ignoranz ist peinlich für die Menschheit. Der 1846 in Berlin entdeckte Planet Neptun wurde nur einmal im Vorbeiflug von einer Raumsonde untersucht, nämlich durch Voyager 2 am 25. August 1989. Diesem Raumschiff verdanken wir unter anderem das Foto oben.

Neptun ist von der Sonne 30mal so weit entfernt wie unsere Erde, das sind 4,5 Milliarden Kilometer. Daher ist er mit bloßem Auge nicht zu sehen, man braucht schon ein Teleskop und selbst da erscheint der 49.424 Kilometer durchmessende Planet nur als kleines Scheibchen von 2,3 Winkelsekunden. So ist es erstaunlich, dass die Astronomen überhaupt die Temperatur der oberen Atmosphäre messen können. Dies gelingt auch erst seit circa 20 Jahren mit den größten erdgebundenen Teleskopen und weltraumgestützten Teleskopen, die ungestört durch unsere irdische Atmosphäre auf Neptun blicken können.

Die Astronomen messen dabei nicht direkt die Temperatur, sondern die Menge an Strahlung, die der Planet im Infrarotbereich emittiert, also dem Bereich des Lichtspektrums, den wir als Wärmestrahlung kennen. 

Die Grafik zeigt die zeitliche Entwicklung der Helligkeit des Neptuns im Infrarotlicht:

Credit: Michael Roman/NASA/JPL/Voyager-ISS/Justin Cowart.

Man erkennt einen dramatischen Abfall der Helligkeit und damit der Temperatur von den ersten Messungen im Jahre 2003 an. Der Trend kehrt sich erst mit dem Sommer auf der Südhalbkugel um. Zwischen 2018 und 2020 stieg hier die Temperatur um 11° Celsius. Solche großen Temperaturschwankungen hatte niemand bei diesen sonnenfernen Gasriesen erwartet.

Neptun zeigt Jahreszeiten, da seine Drehachse um 29,6° gegenüber der Ekliptik geneigt ist, also aus dem gleichen Grund, der auch für die Jahreszeiten der Erde verantwortlich ist. Bei unserer Erde beträgt die Neigung der Achse 23,5°. Aufgrund dieser Neigung ist der Südpol derzeit uns und der Sonne zugeneigt, wie der linke Globus in der Skizze unten zeigt:

Credit: Michael Roman/NASA/ESA/STSci/M.H. Wong/L.A. Sromovsky/P.M. Fry.

Da Neptun 165 Erdenjahre für einen Umlauf um die Sonne benötigt, ist jede Jahreszeit etwa 40 irdische Jahre lang - 40 Jahre Sommer, das klingt doch gut!

Auf den Bildern der Raumsonde Voyager 2 sehen die beiden Eisriesen Uranus und Neptun ein bisschen langweilig aus. Das liegt zum einen an dem hohen Methangehalt der Atmosphäre, der die Planeten homogen blau erscheinen lässt, aber auch daran, dass die Sonde nicht die idealen Instrumente für diese Beobachtungssituation an Bord hatte. Von den neuesten Teleskopen E-ELT und James Webb können wir deutlich besser Bilder erwarten. Außerdem planen sowohl die NASA als auch China neue Missionen zu Neptun.

Quellen:  Astronomers capture surprising changes in Neptune's temperatures und Subseasonal Variation in Neptune's Mid-infrared Emission

Schon einmal Neptun gesehen?

Credit: NASA/JPL-Caltech/Kevin M. Gill.

 

Nach der neuen Klassifikation ist nicht mehr Pluto, sondern Neptun der äußerste Planet unseres Sonnensystems. Das kann man finden wie man will, jedenfalls ist Neptun mit fast 50.000 Kilometer Durchmesser definitiv ein echter Planet, der mit einer Entfernung von dreißig Astronomischen Einheiten das Reich der Gasriesen nach außen abschließt. Aber wer hat Neptun wirklich mal gesehen? Mit einer scheinbaren Helligkeit von 7,9 mag ist er für das bloße Auge nicht zu sehen, aber durchaus in Reichweite kleiner Teleskope und sogar von Feldstechern. Ein Problem ist nur, dass man dazu wissen muss, wo er denn gerade am Himmel steht. Der Vergleich mit einer Sternkarte verrät dann seine Position. Gelegentlich kommen dem irdischen Beobachter aber auch die großen Brüder Neptuns zur Hilfe. Am 27. Mai wird Jupiter vor Neptun vorbeiziehen, es kommt zu einer Begegnung der beiden Gasriesen, man spricht von einer Konjunktion. Der sehr auffällige Jupiter verrät den dunklen Neptun. Dieser befindet sich in den frühen Stunden des 27. Mai in einer Entfernung von etwas mehr als einem Vollmonddurchmesser (0.38 Grad) links oben von Jupiter. Diese Gelegenheit wiederholt sich in diesem Jahr noch zweimal, nämlich am 9. Juli und 21. Dezember. Zu solchen Dreifachbegegnungen des innersten mit dem äußersten Gasriesen kommt es alle zwölf bis dreizehn Jahre. Der Grund hierfür ist, dass sich dann beide Planeten etwa zur selben Zeit in Opposition befinden, also auf der Verlängerung der Verbindungslinie Sonne-Erde. Jupiter erreicht die Oppositionsstellung am 14. August, Neptun am 17. Zur Zeit ihrer Oppositonsstellung sind die Planeten rückläufig, das heißt, sie bewegen sich bezüglich des Fixsternhintergrunds von Ost nach West. Beim Wechsel von Recht- zur Rückläufigkeit und wieder zurück kommt es zu den drei nahen Begegnungen. Schon einmal Neptun gesehen hat auch Galileo Galilei, doch war ihm der Planetencharakter dieses Lichtpunktes nicht bekannt und sein kleines Teleskop konnte den Punkt nicht zur Planetenscheibe vergrößern. Als Planet wurde Neptun erst 1846 aufgrund theoretischer Vorhersagen entdeckt. Als Galileo Galilei in der Nacht des 28. Dezembers 1612 Jupiter und seine Monde beobachtete, befanden sich die beiden Gasriesen auch in einer Dreifachkonjunktion. Galilei notierte Neptun als "Stern" 8. Größe. Ein paar Wochen später, am 27 Januar 1613, standen sich Neptun und Jupiter wieder nahe. Zusammen mit einem weiteren Stern notierte sich Galilei auch wieder die Position des Neptun. In der darauffolgenden Nacht schaute er wieder nach dem Jupitersystem und bemerkte dabei, dass sich der Abstand der beiden "Sterne" vergrößert hat. Leider hat Galilei diese Spur nicht weiter verfolgt, sonst wäre ihm bestimmt aufgegangen, dass sich einer der beiden "Sterne" tatsächlich bewegt. Galileo Galilei war aber nicht der einzige Astronom, der Neptun gesehen, ohne ihn entdeckt zu haben. Nachweislich trifft dies auch auf Lalande und John Herschel zu. Von dem Astronomen Johann von Lamont, Direktor der Sternwarte Bogenhausen, wird sogar gesagt, er hätte Neptun wenige Tage vor seiner offiziellen Entdeckung gesehen. Wer also nicht in die Neptun-Falle tappen will, sondern den äußersten Planeten unseres Sonnensystems gezielt entdecken will, hat am 27. Mai die Möglichkeit dazu.