De James Webb-ruimtetelescoop van NASA/ESA/CSA en de Hubble-ruimtetelescoop van NASA/ESA hebben hun krachten gebundeld om nieuwe beelden van Saturnus vast te leggen, waardoor de planeet op opvallend verschillende manieren in beeld komt. Waarnemingen in het infrarood en het zichtbare licht tonen lagen en stormen in de atmosfeer van de ringplaneet. Door te observeren in complementaire golflengten van licht, bieden Webb en Hubble wetenschappers een rijker, meer gelaagd inzicht in de atmosfeer van de gasreus.
Beide detecteren zonlicht dat wordt weerkaatst door de gestreepte wolken en nevels van Saturnus, maar waar Hubble subtiele kleurvariaties over de planeet onthult, detecteert het infraroodbeeld van Webb wolken en chemische stoffen op veel verschillende dieptes in de atmosfeer, van de diepe wolken tot de ijle bovenste atmosfeer. Samen kunnen wetenschappers de atmosfeer van Saturnus op verschillende hoogtes als het ware ‘doorsnijden’, alsof ze de lagen van een ui afpellen. Elke telescoop onthult een ander deel van het verhaal van Saturnus, en samen helpen de waarnemingen onderzoekers te begrijpen hoe de atmosfeer van Saturnus functioneert als een samenhangend driedimensionaal systeem. De hier getoonde Hubble-opname is in augustus 2024 gemaakt als onderdeel van een meer dan tien jaar durend observatieprogramma genaamd OPAL (Outer Planet Atmospheres Legacy), terwijl de Webb-opname enkele maanden later is gemaakt met behulp van Director’s Discretionary Time. De onlangs vrijgegeven beelden belichten kenmerken van de drukke atmosfeer van Saturnus.
Op de Webb-opname slingert een langdurige straalstroom, bekend als de ‘lintgolf’, zich door de noordelijke middenbreedtegraden, beïnvloed door atmosferische golven die anders niet waarneembaar zouden zijn. Net daaronder is een kleine vlek te zien die een overblijfsel is van de ‘Grote Lente-storm’ van 2011 tot 2012. Ook zijn op de Webb-opname verschillende andere stormen te zien die verspreid liggen over het zuidelijk halfrond van Saturnus. Al deze kenmerken worden gevormd door krachtige winden en golven onder het zichtbare wolkendek, waardoor Saturnus een natuurlijk laboratorium is voor het bestuderen van vloeistofdynamica onder extreme omstandigheden. Verschillende van de puntige randen van Saturnus' iconische zeshoekige straalstroom bij de noordpool, ontdekt door het Voyager-ruimtevaartuig in 1981, zijn ook vaag zichtbaar op beide beelden. Het blijft een van de meest intrigerende weerpatronen in het zonnestelsel. Het feit dat het al decennia lang standhoudt, onderstreept de stabiliteit van bepaalde grootschalige atmosferische processen op reuzenplaneten. Dit zijn waarschijnlijk de laatste hoge-resolutiebeelden die we van de beroemde zeshoek zullen zien tot de jaren 2040, aangezien de noordpool de winter ingaat en gedurende 15 jaar in duisternis zal gehuld zijn.
In de infraroodwaarnemingen van Webb zien de polen van Saturnus er duidelijk grijsgroen uit, wat wijst op licht dat wordt uitgezonden bij golflengten rond de 4,3 micron. Dit opvallende kenmerk zou het gevolg kunnen zijn van een laag aerosolen op grote hoogte in de atmosfeer van Saturnus, die het licht op die breedtegraden anders verstrooit. Een andere mogelijke verklaring is poollichtactiviteit, aangezien geladen moleculen die in wisselwerking staan met het magnetisch veld van de planeet, gloeiende straling kunnen produceren in de buurt van de polen. Hubble en Webb hebben de aurora's van Saturnus al onderzocht, inzicht verschaft in de spectaculaire aurora's van Jupiter die ook met Hubble zijn waargenomen, de aurora's van Uranus bevestigd die in 2011 door Hubble werden waargenomen, en voor het eerst de aurora's van Neptunus gedetecteerd met Webb. Op de infraroodfoto van Webb zijn de ringen extreem helder omdat ze bestaan uit sterk reflecterend waterijs. Op beide foto's zien we de zonovergoten kant van de ringen, iets minder op de Hubble-foto, vandaar de schaduwen die onderaan op de planeet zichtbaar zijn.
Er zijn ook subtiele kenmerken van de ringen, zoals spaken en structuren in de B-ring (het dikke centrale deel van de ringen), die er bij de twee observatoria verschillend uitzien. De F-ring, de buitenste ring, ziet er op de Webb-opname dun en scherp uit, terwijl deze op de Hubble-opname slechts lichtjes gloeit. De baan van Saturnus rond de zon, in combinatie met de positie van de aarde in haar jaarlijkse baan, bepaalt onze veranderende kijkhoek op het oppervlak en de ringen van Saturnus. Deze waarnemingen uit 2024, die met een tussenpoos van 14 weken zijn gemaakt, laten zien hoe de planeet zich van de noordelijke zomer naar de equinox van 2025 beweegt. Naarmate Saturnus overgaat in de zuidelijke lente, en later de zuidelijke zomer in de jaren 2030, zullen Hubble en Webb steeds betere beelden van dat halfrond krijgen. Hubble's observaties van Saturnus gedurende decennia hebben een archief opgebouwd van de evoluerende atmosfeer van de planeet. Programma's zoals OPAL, met hun jaarlijkse monitoring, hebben wetenschappers in staat gesteld om stormen, bandpatronen en seizoensgebonden verschuivingen in de loop van de tijd te volgen. Webb voegt nu krachtige infraroodmogelijkheden toe aan dit doorlopende archief, waardoor onderzoekers meer kunnen meten over de atmosferische structuur en dynamische processen van Saturnus.
Bron: ESA
