Jupiter und die Gallileischen Monde

Anfang September bescherte das Wetter dem Odenwald einige schöne Tage und klare Nächte, sodass ich einige Objekte spektrometrieren konnte. Eher als ein kleines Intermezzo nahm ich Spektren von Jupiter und der Galileischen Monde Io, Europa, Ganymed und Callisto auf.

Als Spektrograph nutzte ich LISA von Shelyak, der mit einem 300er Gitter eigentlich für sehr lichtschwache Objekte gebaut ist. Daher ergaben sich sehr kurze Belichtungszeiten und eine mit R=1000 recht geringe Auflösung. Für Jupiter & Co. kann man sicherlich als Amateur bessere Werte erzielen. Dennoch sind die Resultate recht interessant, weil die Linien, um die es hier geht, Absorptionsbanden in der Jupiter-Atmosphäre sind. Diese gehen auf Methan CH4 und Ammoniak NH3 zurück. Diese Gase sind seltener als Wasserstoff und Helium, ihre Häufigkeiten sind < 1 % (bei NH3 noch darunter).

Auf astronomie.de gibt es ein Live-Bild der Jupitermonde. Und für den Beobachtungsabend wurde eine Bedeckung von Io und Europa berechnet. Die Ansicht zeigt das eingefügte Bild – die zwei Monde stehen so dicht, dass ihre Namen ineinander geschrieben sind. Dichter geht es kaum.

Ich habe nun nacheinander folgende Spektren erstellt. Zur Info – die Spaltorientierung war senkrecht zu Bahnebene der Monde und lag auch in Rotationsachse des Jupiters:

  • Jupiter-Spektrum
  • Io und Europa-Spektrum
  • Ganymed-Spektrum

Es wurde auch ein Callisto-Spektrum aufgenommen, das habe ich aber nicht in den folgenden Profilen mit dargestellt, das wäre sonst zuviel des Guten geworden

Spektren Jupiter und Gallileischen Monde

Die Gallileischen Monde besitzen alle einen Eisenkern und einen Gesteinsmantel. Bei Io ist bekannt, dass es auf ihm Vulkanismus gibt, weil er so dicht um Jupiter läuft, dass die Gezeitenkräfte im Inneren für hohe Temperaturen sorgen. Für die Betrachtung der Ergebnisse ist wichtig, dass die Monde keine eigene Atmosphäre haben. Was an ihnen leuchtet ist das reflektierte Sonnenlicht

Das Profilbild zeigt, dass die Spektren der Monde Io+Europa, die ja zusammen spektrometriert wurden, und das Spektrum von Ganymed sher ähnlich sind. Der grüne und blaue Kurvenverlauf ist sehr ähnlich. Die Division der zwei Profile ist die violette Kurve ganz unten im Bild. Und hier sieht man nur ein leichtes Auf-und-Ab das sich durch anderer Reflexionsverhalten erklären lässt. Die Auflösung ist zu gering, als dass man elementspezifische Analysen machen kann. Was man sieht, ist eine kleine Absenkung bei 589 nm (Natrium-Doppellinie), vielleicht ein Hinweis auf ein Mehrbeitrag durch Io.

Das Jupiterspektrum (oben) ist die türkisfarbenen Linie. Hier zeigen sich im Divisionsprofil deutliche Abweichungen von dem Profilverlauf der Monde, hier ist also Jupiter „speziell“. Speziell bedeutet hier, dass dies ein direkter Jupiter-Beitrag sein muss, als es sich nicht um reflektiertes Sonnenlichthandeln kann, denn sonst würde man das ja auch bei den Mond-Profile sehen und die Division (rostrot) wäre ähnlich für die der Monde (violett).

Das rostrote Divisionsprofil zeigt deutlich die breiten Absorptionsbanden die auf Gasmoleküle in der Jupiter-Atmosphäre verweisen. Jupiter reflektiert nicht nur das Sonnenlicht, sondern leuchtet auf selbst, dies aber vornehmlich im Infraroten. Das Sonnenlicht, das er reflektiert durchläuft Streu- und Absorptionsprozess in der obersten Jupiter-Atmosphäre und gibt und so Einblick in deren chemischen Zusammensetzung.

In der Profilgrafik sind folgende Absorptionsbanden eingetragen:

  • Methan CH4, Minimum bei 619 nm
  • Ammoniak NH3, Minimum mit zwei Einsenkungen bei 644 nm und 648 nm
  • Methan CH4, Minimum bei 727 nm

Es gibt bei 542 nm noch eine weiter kleine Einsenkung, die auch auf eine Methan-Bande zurück. Dies ist aber weniger tief als die drei genannten Absorptions-Linien. Auch sieht man eine Absorption bei 705 nm, hier fand ich keine Angabe zu einer möglichen CH4 oder NH3-Bande.

Vielleicht hat ja einer der Leser des Beitrages eine Idee?

Nachtrag: Anbei noch das separierte Jupiter-Spektrum. Dieses wurde normalisiert, das Spektrum wurde die Trendlinien dividiert. Damit ergibt sich ein horizontalter Verlauf, der deutlicher die Linien darstellt, die zu der CH4 und NH3-Absorption gehören.

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