Onderlinge bedekkingen van Planeet manen. Jupiter, Saturnus en Uranus manen. De drie grootste planeten van ons zonnestelsel, Jupiter, Saturnus en Uranus hebben elk vele tientallen manen. De grootste manen van van deze planeten zijn met een telescoop waarneembaar. Twee keer in de omloop baan van de planeet rondom de Zon ligt het vlak van de manen in het hetzelfde vlak als de Zon. Dan kunnen de manen onderling zonsverduisteringen veroorzaken op de andere manen van dezelfde planeet. We noemen dat eclipsen. Omdat de grote planeten langzamer om de Zon heendraaien als de Aarde om de Zon draait, duurt zo’n eclips periode relatief lang. Als de manen van een grote planeet zich in het vrijwel dezelfde vlak liggen als de Zon, liggen ze ook ongeveer in het vlak waarin de Aarde om de Zon draait, maar niet helemaal precies. Afhankelijk van de onderlinge posities van de Aarde en de planeet komt de Aarde in zo’n periode waarin de manen ongeveer in het zons vlak bewegen, ook één of drie keer in het Aard vlak. Wanneer dat het geval is kunnen de manen voor elkaar langs bewegen, en elkaar geheel of gedeeltelijk bedekken vanaf de Aarde gezien. Jupiter: Manen: Io (1), Europa (2), Ganymedes (3), Callisto (4). Gebeurd elke 6 jaar, periode is omstreeks 16 maanden lang. Eerste keer weer in januari 2021. De Planeet Saturnus met zes manen. Saturnus: Manen: Mimas (1), Enceladus (2), Tethys (3), Dione (4), Rhea (5), Titan (6), Japetus (8). Gebeurd elke 14 jaar, periode is omstreeks 2,5 jaar lang, uitgezonderd Japetus. Eerste keer weer in 2024-2025. Uranus: Manen: Ariel (1) Umbriel (2), Titania (3), Oberon (4), Miranda (5). Gebeurd elke 42 jaar, periode is omstreeks 1,5 jaar lang. Eerste keer weer in 2049, dat duurt dus nog even. Eclips. Bij de manen kan de maximale helderheids afname tijdens een eclips aanzienlijk zijn, enkele magnituden. Meestal is het minder, omdat de eclips niet precies door het middelpunt van de verduisterde maan gaat. Bij Jupiter geeft de planeet zelf ook zoveel indirect zonlicht af dat de verduisterde maan nooit helemaal onzichtbaar wordt. Bedekking. De maximale helderheids afname bij een onderlinge bedekking is gelijk aan 0,75 magnitude, maar ook hier is het meestal minder, zo tussen de 0 en 0,4 magnitude. Bedekking van de Jupitermaan Io door Europa op 7 januari 2021. Tijdens de maximale bedekking zijn de manen samen 0,3 magnitude zwakker dan net voor het eerste contact en net na het laatste contact. De bedekking is niet zichtbaar in Nederland. De figuur is een berekening uit het programma Occult Waarnemen planeet manen bedekkingen. Net als bij de overige bedekkingen kunnen onderlinge bedekkingen en eclipsen van planeet manen goed waargenomen worden met dezelfde middelen als bij de overige bedekkingen gebruikt worden. Verschil met de andere bedekkingen is wel dat nu de helderheid van de manen veel belangrijker is, en de tijd iets minder nauwkeurig mag zijn. Helderheid. De meeste gebruikte camera’s zijn 8-bits, dat betekent dat er 256 helderheids gradaties waargenomen kunnen worden. Het belangrijkste is ervoor te zorgen dat de pixels van de CCD in de camera niet verzadigd worden als het verschijnsel op zijn helderste is. Het beste is van te voren een proef opname te maken. Bij een bedekking moet natuurlijk ook voor het eerste contact en na het laatste contact de helderheid van beide manen samen gemeten worden. Een eclips van de Jupitermaan Ganymedes op Europa, welke plaatsvindt op 8 augustus 2021 omstreeks 22:30 UT. Deze is waar te nemen vanuit Nederland. Jupiter staat dan laag boven zuid oostelijke horizon. De umbra is het domkerste deel van de eclips, hier komt geen enkel zonnestraaltje meer op de maan terecht. In de penumbra, om de umbra heen, valt nog een deel van het zonlicht wat juist langs de voorstaande maan schijnt. Figuur van berekening uit het programma Occult. Het voorspelde helderheids verloop van de eclips op 8 augustus 2021. De verwachte helderheids afname is 0,3 magnitude. De meting eindigt enkele minuten voor het eerste contact en eindigt enkele minuten na het laatste contact. Figuur van berekening uit het programma Occult. Belangrijk is ook dat er altijd een of enkele referentie sterren op de opname’s staan. Dat kan een ster zijn of een andere maan van dezelfde planeet. Ook hiervan mogen de pixels uiteraard niet verzadigd zijn. De referentie wordt geacht een constante helderheid te hebben. Helderheids veranderingen die daar optreden ontstaan meestal in de Aardse atmosfeer, en daar moet de helderheid van de bedekking of eclips voor gecorrigeerd worden. Deze correcties altijd uitvoeren met de gemeten flux waarden, niet met de omgerekende magnitude. Tijd Een tijd nauwkeurigheid van één seconde is meestal genoeg. Om een zo goed mogelijke helderheid waarde te verkrijgen, worden de gemeten helderheden van alle videoframes per seconde gemiddeld. Ten gevolge van de lucht onrust heeft het trouwens ook geen zin om op kortere tijdsbasis de helderheid te meten, aangezien deze altijd min of meer fluctueert. Resultaten. De banen van de planeet manen zijn redelijk goed bekend. Dat moet ook wel, anders konden de bedekkingen niet van te voren berekend worden. Ook de lichtcurve welke tevoorschijn zal komen, is redelijk bekend. Toch kunnen er kleine verschillen optreden tussen de voorspelde curve en de gemeten curve. Dat kan veroorzaakt worden door kleine baan afwijkingen, welke in de loop van jaren kan optreden. Sommige manen stoten gassen uit. Ook dat kan een kleine invloed hebben op het helderheids verloop van een eclips. Wanneer er weer een periode van planeet manen verschijnselen aanvangt, organiseert het IMCCE (Institut de Mecanique Celeste et de Calcul des Ephemerides) in Parijs meestal een waarneem campagne. Dat wordt kenbaar gemaakt op bijvoorbeeld Planoccult en op deze website. Fotografie van Jupiter maan verschijnselen. Een andere mogelijkheid on de eclipsen en bedekkingen van de Jupiter manen te volgen is deze te fotograferen. Dat vergt echtere heel wat inspanning, want de schijnbare diameter van de Jupitermanen is zo tussen 1 en 2 boogseconden, niet veel beter dan het gemiddelde scheidend vermogen wat in Nederland haalbaar is. Voor het fotograferen is een niet te kleine telescoop met goede optiek nodig, en het liefst een camera met wat kleinere pixels, zodat niet een extreem hoge f/ratio gebruikt behoeft te worden, zo tussen f/25 en f/40. Het gehele verschijnsel wordt vastgelegd op video, waarbij zoveel mogelijks frames per seconde gebruikt worden. Met de beschikbare software voor astrofotografie worden de frame beeldjes uitgelijnd en gestackt. Omdat een eclips of bedekking redelijk snel voortschrijdt, kunnen nooit langer dan over een tijdslengte van een minuut de frames gestackt worden tot één opname, omdat anders het verschijnsel onscherp zou worden. Voor het verkrijgen van een goede opname van de Maan is het aantal beschikbare frames in een minuut wat aan de krappe kant. De maan roteert ten opzichte van de Aarde maar langzaam, en door voor of na het verschijnsel een langere video opname te maken van de manen, en dat te stacken tot een masterframe, is een betere kwaliteit te verkrijgen. De resultaten van de 1-minuut opnames worden dan op het masterframe geprojecteerd, waardoor uiteindelijk verbluffende resultaten kunnen worden bereikt. Opname van een eclips van de Jupitermaan Ganymedes over Callisto op 25-11-2014 (foto Sussenbach/Kivits) Bedekkingen door TNO’s, Centaurs en verre planeet manen. Bedekkingen van sterren door TNO’s, Centaurs en verre planeet manen is weer een heel aparte categorie. Ze komen wat minder voor dan bedekkingen door planetoïden, maar zijn zeker zo interessant, ook omdat we nog weinig weten van deze hemellichamen. Onder verre planeetmanen worden vooral de manen van de planeten Neptunus, met name Triton, en Saturnus, de maan Titan, verstaan. Maar wat zijn TNO’s en Centaurs? TNO. Een TNO ofwel een Trans Neptunian Object is eigenlijk zo’n beetje van alles wat buiten de baan van Neptunus in het zonnestelsel rondvliegt buiten de kometen. De baan van Neptunus ligt op zo’n 30 AE (astronomische eenheden – 150 miljoen km) van de Zon. TNO’s staan daarom per definitie ver weg, en zijn erg zwak en moeilijk detecteerbaar. Pluto is, sinds hij zijn planeet status is kwijtgeraakt, wel de meest bekende TNO, maar er zijn er sinds 25 jaar veel meer ontdekt. Op dit moment zijn er ruim 2300 min of meer bekend. De nu bekende TNO’s bewegen zich vooral in de zogenaamde Kuiper belt, welke zich tot op een afstand van 55 AE uitstrekt. De omlooptijden rondom de Zon beslaan honderden tot duizenden jaren. TNO’s bestaan vermoedelijk voor een deel uit gecondenseerde of bevroren gassen, vooral methaan ijs, maar hebben waarschijnlijk ook een kern van steen en mogelijk wat ijzer. Kometen worden meestal niet tot de TNO’s gerekend; een echte scheidslijn tussen kometen en TNO’s is moeilijk te trekken omdat sommige TNO’s opeens kometen blijken te zijn als ze de Zon wat dichter naderen. In vergelijking met kometen hebben TNO’s een grotere dichtheid, en zijn minder poreus. Op zich kan een komeet ook een ster bedekken, maar dat is veel moeilijker waarneembaar. Kometen bevatten veel meer vluchtige bestanddelen, zoals waterijs, en zodra ze een beetje in de buurt van de Zon komen gaan ze uitgassen. De daardoor ontstane, in de Zon oplichtende gaswolk rondom het vaste lichaam bemoeilijkt het waarnemen van een sterbedekking enorm, omdat de ster dan niet meer goed zichtbaar is door de wolk heen. Pluto is wel de bekendste TNO. Deze opname is in 2016 gemaakt door het ruimtevaartuig New Horizons. Vanaf de Aarde is Pluto alleen zichtbaar met een flinke telescoop als een erg zwakke ster. (Foto NASA) Centaurs. Centaurs zijn van oorsprong ook TNO’s. De banen van de Centaurs kruisen de banen van de grote planeten ( Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus). Ze zijn ooit, en wellicht astronomisch gezien helemaal niet zo verschrikkelijk lang geleden, vanuit het TNO rijk naar binnen gemigreerd. Omdat ze door de grote gas planeten lopen, zijn hun banen niet stabiel. Wanneer ze in een baan komen met een bepaalde resonantie met een grote gasplaneet, kan het miljoenen jaren goed gaan, maar vroeg of laat raken ze toch weer de weg kwijt en vliegen ze alle kanten op. Centaurs zijn anders van samenstelling dan de gewone planetoïden, ze bevatten meer ijs en minder steen en ijzer. Ringen Bij sterbedekkingen door TNO’s is ontdekt dat sommige TNO’s een ring blijken te hebben. Hoeveel TNO’s een ring hebben, en waardoor deze ontstaat is niet duidelijk. Er zijn verschillende mogelijkheden. Wanneer een TNO een maan heeft, welke de TNO te dicht nadert, kan de maan uit elkaar getrokken worden, waarna het puin in een ringvormige baan om de TNO blijft bewegen voor een zekere tijd. Een andere mogelijkheid is dat bij een botsing tussen twee TNO’s materiaal opgeworpen wordt, wat ook uiteindelijk voor een deel in een baan rondom de TNO terecht komt. Een voorbeeld van een TNO met een ring is de Centaur (10199) Chariklo. Tijdens de bedekking van een ster door Chariklo in 2013 werden twee ringen ontdekt. De bedekking werd waargenomen door 13 verschillende waarnemers, zowel amateurs als profs. De gemeten flux van de bedekking door Chariklo, opgenomen met de 1,5 meter Deense telescoop in La Silla van ESO.Eerst wordt het licht van de ster verzwakt doordat de dubbele ring er voor langs schuift. Ongeveer 10 s later gaat Chariklo zelf voor de ster langs. Weer ongeveer 10 seconden later gaat de andere kant van de ringen voor de ster langs. Objecten met een atmosfeer Sommige TNO’s, maar ook de manen Triton van Neptunus en Titan van Saturnus hebben een atmosfeer. Bij TNO’s is de dichtheid van de atmosfeer onder andere afhankelijk van de momentane afstand tot de Zon. De banen van TNO’s rondom de Zon zijn vaak langgerekt. Wanneer ze het dichtste bij de Zon staan is de atmosfeer het meest ontwikkeld, maar bewegen ze ver van de Zon weg, dan zal een deel van de atmosfeer op het oppervlak gaan aanvriezen. Tijdens de bedekking van een ster door een hemellichaam met een atmosfeer, is deze atmosfeer te detecteren. Als het sterlicht, vlak voor de eigenlijke bedekking door de atmosfeer schijnt, wordt het afgezwakt. Ook direct na het weer tevoorschijn komen van de ster achter het hemellichaam vandaan, zal het sterlicht even door de atmosfeer gaan, en iets afgezwakt worden. Aan de verzwakking van het sterlicht is af te leiden hoe dicht de atmosfeer is. Door in de loop van jaren meerdere bedekkingen waar te nemen is ook af te leiden in hoeverre de atmosfeer veranderd in relatie met de zons afstand, en kan daarmee iets gezegd worden over de samenstelling van de atmosfeer en het oppervlak van de TNO of maan. Voorbeelden van de flux helderheid grafiek van een sterbedekking door de Saturnusmaan Titan. De helderheid van de ster neemt langzaam af wanneer deze achter Titan verdwijnt, en neemt ook weer langzaam toe. In het midden is de Centrale Flits” te zien. Op de rechter afbeelding is de centrale flits uitvergroot. (Afbeelding van de Lucky Star website). Indien een waarnemer in lijn staat met de bedekte ster en het centrum van een hemellichaam met een atmosfeer, kan er een zogenaamde “Central Flash”, of een plotselinge lichtflits te zien zijn. Dat ontstaat door refractie en reflectie (zie refractie en reflectie). Ook als de waarnemer net naast de centrale lijn zit, kan er nog iets van een lichtflits te zien zijn. Aan de sterkte en de vorm van de flits, is af te leiden wat de dichtheid van de atmosfeer en in hoeverre de atmosfeer elliptisch rondom het hemellichaam is verdeeld. Waarnemen van bedekkingen door TNO’s, Centaurs en verre planeetmanen. Deze objecten staan erg ver van de Zon, en bewegen daarom relatief langzaam. Bovendien zijn er lang niet zoveel bekend als planetoïden. Dat betekent dat dat deze bedekkingen wat minder vaak voorkomen, enkele keren per jaar. Omdat de hemellichamen zo langzaam bewegen, maar ook omdat ze gemiddeld genomen groter zijn dan de meeste planetoïden, duurt een bedekking relatief lang, soms wel 2 tot 5 minuten. Daarom loont het ook de moeite om bedekkingen door deze objecten van zeer zwakke sterren waar te nemen met amateur telescopen. Een langere integratietijd, nodig om de ster in beeld te krijgen, heeft bij een lange bedekkingstijd nog steeds een goede nauwkeurigheid. Bedekkingen door TNO ‘s, Centaurs en planeetmanen worden o.a. gemeld op deze website.