Jupiter ist kleiner als gedacht – und platter

Blick von der Raumsonde Juno auf den Gasriesen Jupiter. Bild: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

Jupiter ist kleiner als gedacht – und platter

Der Gasriese ist mithilfe der Nasa-Raumsonde Juno neu vermessen worden – und siehe da, er ist etwas kleiner als zuvor angenommen. Ausserdem ist er auch weniger kugelförmig.

Der Jupiter ist mit Abstand der grösste Planet in unserem Sonnensystem. Er ist so gross, dass man sagen kann, er spiele in einer eigenen Liga: Seine Masse ist rund 2,5-mal so gross wie jene aller anderen sieben Planeten zusammen und entspricht 318 Erdmassen. Er ist der einzige Planet, dessen gemeinsamer Schwerpunkt mit der Sonne leicht ausserhalb unseres Zentralgestirns liegt (1,068 Sonnenradien).

Die bis vor Kurzem genausten Vermessungsdaten des Gasriesen sind mittlerweile 50 Jahre alt; es sind die Referenzwerte der Raumsonden Voyager und Pioneer aus den 1970er-Jahren. Die müssen nun korrigiert werden, denn eine Neumessung mithilfe der Raumsonde Juno, die den Jupiter seit 2016 umkreist, hat genauere Werte ergeben. Und die sind geringfügig kleiner als die bisherigen.

Die Neumessung wurde von Forschern des Weizmann Institute of Science in Israel geleitet und gemeinsam mit einem internationalen Team durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Nature Astronomy erschienen.

Radio-Okkultation

Der Jupiter wurde mittels Radio-Okkultationen vermessen. Es handelt sich um eine Messtechnik zur Sondierung planetarer Atmosphären unter Benutzung von Radiosignalen, die sich durch die Atmosphäre von einem Sender zu einem Empfänger ausbreiten. Dabei wird ermittelt, wie stark die Radiosignale durch Schwerkraft und Atmosphäre eines Planeten verändert werden.

Radio-Sondierungsmessung: Zum Zeitpunkt t1 befindet sich die Raumsonde noch oberhalb der Atmosphäre und der Radiostrahl bleibt von der Atmosphäre unbeeinflusst. Zum Zeitpunkt t2 durchläuft der Radiostrahl die Atmosphäre und wird gebeugt.Grafik: Wikimedia/Ralf Schaa

Gemäss den insgesamt lediglich sechs Messungen von Voyager und Pioneer, die bisher als Referenzwerte galten, hat der Jupiter einen Radius von 71'492 Kilometern am Äquator und 66'854 Kilometern an den Polen – im Mittel 69'911 Kilometer. Allerdings gab es dabei eine Messunsicherheit von mehr als vier Kilometern.

Die neuen Ergebnisse, die auf 26 Messungen beruhen, zeigen dagegen, dass der Gasriese am Äquator rund 8 Kilometer schmaler ist als bisher angenommen. An den Polen ist die Differenz grösser: Dort sind es 24 Kilometer weniger. Damit ist der Jupiter etwas kleiner und deutlich stärker abgeplattet als bisher angenommen. Die neuen Messungen sind zudem genauer; die Messunsicherheit konnte laut dem Forschungsteam um eine Grössenordnung auf 0,4 Kilometer reduziert werden.

Die neuen Messwerte der Raumsonde Juno im Vergleich zu den vorherigen Werten. Bild: Weizman Institute of Science

Die neuen Messdaten haben Auswirkungen

Die Korrektur um wenige Kilometer ist trotzdem von Bedeutung. Die Lehrbücher müssten nun aktualisiert werden, weil Form und Grösse des Jupiters die Referenz für viele astronomische und astrophysikalische Messungen und Modelle darstelle, betont Yohai Kaspi vom Weizman Insitute. Der Radius des Gasriesen diene überdies oft als Kalibrierungs-Standard für die Modellierung von grossen Exoplaneten.

Auch die Annahmen über das Innere des Jupiters müssen teilweise revidiert werden. «Bisher nutzten alle Modelle des Jupiterinneren den L81-Referenzwert von 71'492 Kilometer für den äquatorialen Radius, um auf die interne Struktur des Planeten zu schliessen», schreiben die Wissenschaftler. Neuere Beobachtungsdaten zeigten indes immer wieder Abweichungen von diesen Modellen. So etwa beim Anteil schwerer Elemente in verschiedenen Schichten der Jupiter-Gashülle. Wenn man nun die Modelle mit dem neuen, kleineren äquatorialen Radius aktualisiere, passten sie besser zu den Messungen von Schwerkraft und Atmosphäre des Jupiters. (dhr)