Sterbedekkingen door de Maan.
De Maan draait in 27,32 dagen om de Aarde heen, maar omdat de Aarde en de Maan ook
samen om de Zon draaien, is de omlooptijd van de Maan rondom de Aarde vanuit de
sterrenhemel gezien iets langer, nl 29,53 dagen.
Dus iedere 29,53 dagen zou de Maan weer voor dezelfde sterren langs bewegen. Dat
gebeurd niet omdat onder andere de Maanbaan een hoek maakt van ruim 5 graden ten
opzichte van het ecliptica vlak (vlak waarin de Zon schijnbaar beweegt). Bovendien
verschuift het snijpunt van de maanbaan met het eclipticavlak met de tijd.
Maar alle sterren binnen een bepaalde breedte rond de ecliptica worden echter wel eens
door de Maan bedekt. De snelheid van de Maan voor de sterren langs is ongeveer 1 Maan
diameter per uur.
De bijna vol verlichte Maan schuift binnen enkele ogenblikken voor twee vrij heldere
sterren.
Vroeger was de Maanbaan nog niet zo goed bekend. Door precies te meten wanneer de
Maan voor een ster langs gaat, is het mogelijk de Maanbaan beter te berekenen. Sinds de
Apollo Maan astronauten laser reflectors op de Maan hebben gezet omstreeks 1970,
kunnen we de afstand tot de Maan op enkele centimeters nauwkeurig meten. Latere
onbemande Maan ruimte missies hebben ook de laatste onregelmatigheden in de
Maanbeweging geopenbaard, zodat sterbedekkingen voor dit doel niet meer nodig zijn.
Nu worden sterbedekkingen door de Maan vooral gebruikt om meer te weten te komen
over de sterren.
Bedekkingen van Kepler sterren.
Het Kepler K2 project.
De NASA Kepler satelliet is in maart 2009 gelanceerd. Kepler heeft als doel exoplaneten te
ontdekken door minieme helderheids veranderingen te detecteren bij een selecte groep
van sterren, die zeer frequent waargenomen worden. Deze sterren liggen in de buurt van
het sterrenbeeld Zwaan. Dat gebied is zo gekozen omdat dit het gehele jaar door de
Kepler kan worden waargenomen, zonder dat de Aarde, Zon of Maan zich door het
gezichtsveld heen bewegen.
Kepler beweegt zich ongeveer 0,5 AE
achter de Aarde aan in een baan om
de Zon.
Het vaartuig bezit een 95 cm
Schmidt telescoop met daarachter
een array van 42 CCD’s met elk
2200*1024 pixels. Eigenlijk niets
bijzonders dus, de apparatuur die
veel amateur astronomen ook
hebben, alleen misschien iets groter.
Kepler maakt geen mooie foto’s,
integendeel zelfs. Het beeld wordt
met opzet iets onscherp gemaakt om
fotometrisch beter te kunnen meten.
Om de nauwkeurigheid van
fotometrie zo hoog mogelijk te
maken worden de data over 30
minuten geïntegreerd.
De Kepler satelliet (foto NASA)
Exoplaneten.
Exoplaneten bij andere sterren draaien om deze sterren heen, en als het baanvlak van de
planeten in ongeveer hetzelfde vlak ligt als de Aarde, zullen de exoplaneten periodiek voor
de ster langs bewegen. De ster wordt dan gedurende zo’n eclips, meestal enkele uren,
heel iets zwakker. Vooral bij kleine exoplaneten is de afzwakking van de ster ontzettend
weinig, en valt met de andere storende invloeden op de helderheid soms nauwelijks te
meten. Alleen de periodiciteit in de ster afzwakking is uiteindelijk het bewijs.
Een storende factor bij het waarnemen is bijvoorbeeld het feit dat nogal wat sterren in
werkelijkheid uit dubbelster systemen bestaan. Deze “verdunnen” het meetsignaal. Of het
door Kepler gevonden signaal werkelijk een exoplaneet is en hoe groot de exoplaneet dan
is, kan in zo’n geval niet goed ingeschat worden.
Bijvangst.
Een niet onbelangrijke bijvangst van Kepler is dat ook periodiciteiten in sterhelderheden
van sterren zelf geregistreerd worden. Deze ontstaan door het minimaal uitzetten en
krimpen van de ster. Omdat data van heel veel deze op deze manier kan worden
verzameld, levert dat een goudmijn op aan gegevens om ster evolutie modellen verder te
ontwikkelen.
De primaire missie van Kepler zou vier jaar moeten duren. In die tijd deed Kepler elke 35
minuten een meting aan 140.000 sterren. Helaas waren er in het begin veel problemen
met ruis, zowel uit de waarnemingen zelf als afkomstig de meetapparatuur in het vaartuig
zelf.
Reactiewielen defecten.
In de zomer van 2012 raakt één van de vier reactiewielen van Kepler defect. Met nog drie
wielen over is dat geen probleem, want je kunt dan nog op drie assen corrigeren, maar in
het voorjaar 2013 raakt ook het tweede wiel defect. Daarna heeft NASA nog een tijdje
geprobeerd om in ieder geval één van de reactiewielen weer aan het lopen te krijgen,
maar dat is niet gelukt. Daarom is in 2013 de eigenlijke missie beëindigd omdat Kepler
niet meer met grote precisie op de sterren in het gebied bij het sterrenbeeld de Zwaan
gericht kon worden.
Omdat behalve de twee reactiewielen alles nog goed werkt aan boord van Kepler, is de
hoofd missie opgevolgd door de K2 missie. Daarvoor kon iedereen onderzoeks voorstellen
inleveren, en in 2014 is deze missie officieel aangevangen. De doelen in deze K2 missie
kunnen wel gerealiseerd worden met slechts twee reactiewielen.
Zonnestraling stabilisatie.
Kepler kan nu met twee reactiewielen nog maar op twee assen stabiliseren. Er moest dus
iets gevonden worden waarmee Kepler ook op een andere manier stabiel gehouden kon
worden.
Alle lichamen in het zonnestelsel ondervinden een kleine kracht vanuit de zonnestraling.
Kleine planetoïden kunnen er sneller door gaan roteren, al duurt dat wel erg lang. Door
Kepler op een bepaalde manier in de zonnewind te positioneren, is het ruimtevaartuigje
stabiel te houden.
Concessie is dat alleen in het eclipticavlak waargenomen kan worden, en omdat de Zon
en de Aarde zich ook in dat vlak bevinden, kan een bepaald deel van de hemel nooit
langer dan 83 dagen achtereen waargenomen worden.
De K2 missie.
De K2 missie bestaat nu nog steeds uit het opsporen van exoplaneten, alleen is de
maximale meetduur per sterveld nu beperkt tot 80 dagen. De nauwkeurigheid waarmee
nu gemeten kan worden benaderd de nauwkeurigheid van de hoofdmissie.
De klemtoon ligt nu op het vinden van hete planeten rondom heldere sterren, kleine
planeten rondom kleinere sterren, zoals dwergen en exoplaneten bij sterren in de
“nabijheid” van het zonnestelsel.
Verder veel sterrenonderzoek, zoals karakterisering van sterren aan de hand van
pulsaties, rotatie en activiteit, ook speciaal in (open) sterhopen en sterseismologie.
Tenslotte het vinden van nova’s en supernova’s. Er zal ook nauw samengewerkt worden
met onderzoek met instrumenten vanaf de Aarde, en daar ligt ook de link met
sterbedekkingen.
Zoals al eerder beschreven worden Kepler waarnemingen nogal eens vertroebeld omdat de
ster uit een nabij dubbelstersysteem blijkt te bestaan. Veel dubbelster systemen staan nog
niet als zodanig bekend, en toch willen onderzoekers van de K2 missie dat graag weten.
De beide componenten van het dubbelstersysteem staan dan zo dicht bij elkaar dat ze
optisch niet te scheiden zijn.
Geluk bij de Kepler problemen is dat nu de waargenomen sterren periodiek door de Maan
bedekt worden. En dat is een gouden kans om verborgen dubbelsterren op te sporen.
Als dubbelsterren door de Maan bedekt worden, gaat de ster in twee trappen uit. Eerst
wordt de ene component bedekt, en een fractie van een seconde later volgt de tweede
component.
Sterbedekkingen door de Maan ten behoeve van het K2 project worden nu waargenomen
met professionele telescopen, maar omdat daarvan de capaciteit ontoereikend is, zijn
sterbedekkingen waarnemers gevraagd ook aan dit project mee te werken.
Waarnemen K2 sterbedekkingen:
Het is dus de bedoeling sterren waar te nemen, welke door de Maan bedekt worden, en
welke in een “Kepler sterveld” liggen.
Voor elk onderzoeksveld van Kepler worden sterren geselecteerd, helderder dan
magnitude 9, zodat een korte integratie tijd kan worden aangehouden, wat noodzakelijk is
om nauwe dubbelsterren op te sporen.
De Kepler ster bedekkingen worden voorspeld op deze website. Ook zijn ze zelf te
berekenen met het programma Occult.
De beste periode om waar te nemen is tussen drie dagen voor eerste kwartier tot een dag
erna, of natuurlijk een dag voor het laatste kwartier tot drie dagen erna. Natuurlijk alleen
waarnemen aan de donkere zijde, dus bij eerste kwartier bij intrede, en bij laatste
kwartier de uittrede
De integratietijd dient daarbij zo kort mogelijk te zijn, liefst 0,02 s op fields bij de Watec
camera. Een nauwkeurigheid in scheidend vermogen van 0,01 boogseconden zou dan
bereikt kunnen worden. In de tabel staat onder RV de intrede of uittrede snelheid van de
star op de Maan berekend.
Je kunt dan zelf berekenen welke nauwkeurigheid bereikbaar is met een bepaalde
integratietijd. Alleen visueel meten heeft niet zoveel zin. De bereikbare nauwkeurigheid is
te klein en voor het bepalen van een dubbelster die in twee stappen aan of uit gaat, is ook
de flux van belang.
Als je een bedekking hebt waargenomen, voer dan een analyse op de flux helderheid uit
met LiMovie en Tangra. Rapporteer altijd jouw resultaten, of het nu wel of geen bedekking
van een dubbelster betreft.
Rakende sterbedekkingen door de Maan.
Maanprofiel.
Langs de buitenrand van de Maan, is de Maan in profiel te zien. De bergen op de Maan
worden dan eigenlijk van opzij gezien. Vanaf de Aarde valt dat niet zo erg op, maar dat
komt door de verhoudingen. De bergen op de Maan kunnen best enkele duizenden meters
hoog zijn, maar vergeleken met de diameter van de Maan (1737 km) blijft dat echter
relatief klein, zodat het zelfs met een flinke telescoop nauwelijks te zien is.
Wanneer de Maan echter met de rand net langs een ster scheert, is het profiel prachtig te
zien. De ster verdwijnt telkens achter bergtoppen, en in de dalen tussen de bergen komt
hij weer heel even tevoorschijn. Soms kan een ster wel 10-20 keer verdwijnen en weer
verschijnen.
Dat is een prachtig gezicht, zeker als de ster helder is.
De Noordpool van de Maan. De Maanrand is aan de rechter bovenzijde te zien. De
hoogteverschillen daar zijn zo tussen 500-2000 meter, maar ze vallen ook door een
telescoop nauwelijks op. Een rakende sterbedekking zie je meestal alleen langs de
donkere maanrand, linksboven op de opname, goed. Langs de verlichte Maanrand vallen
de sterren weg tegen het maanlicht, tenzij de ster heel erg helder is.
Het Maan profiel, de precieze hoogte van de bergen en de laagte van de valleien op de
Maan is nog lang niet goed bekend geweest. Door rakende sterbedekkingen waar te
nemen en uit te werken is
het mogelijk het profiel nauwkeurig te berekenen. Doordat de Maan ook een beetje
“wiebelt”, libratie genoemd, kan met behulp van rakende sterbedekkingen een strook van
enkele graden breedte vooral bij de Noordpool rand en de Zuidpool rand goed in beeld
gebracht worden.
Tussen 2007 en 2009 heeft het Japanse ruimtevaartuig Kuguya geprobeerd het volledige
maanprofiel over de gehele Maan op te meten, en is daar gedeeltelijk in geslaagd. De
Amerikaanse Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), die nu nog steeds in werking is, is het
beter gelukt de Maan volledig in kaart te brengen. Dat gebeurd met laser
afstandsmetingen vanaf het Maanvaartuig vanuit zijn polaire baan rond de Maan.
Het waarnemen van rakende sterbedekkingen door de Maan zal nu dus meestal niet zo
veel nieuwe kennis opleveren. Wel kan zo'n observatie soms nieuwe dubbelsterren
opleveren, zie hiervoor bij het Kepler K2 project. Maar vooral is het een belevenis bij een
rakende bedekking een ster achterlangs de Maan bergtoppen te zien scheren.
Waarnemen rakende sterbedekkingen.
De te bedekken ster moet niet te zwak zijn, en het verlichte deel van de Maan moet niet te
dicht bij de ster komen, anders overstraalt het maanlicht de ster volledig, en valt er niet
veel te zien. Goed zichtbare rakende sterbedekkingen zijn vrij zeldzaam, in Nederland is
dat zo’n 5-15 keer per jaar te zien.
Het gebied op Aarde waarin je een rakende bedekking kunt waarnemen is ook niet meer
dan hooguit enkele kilometers breed, namelijk iets meer dan de hoogte van de bergen ten
opzichte van de dalen, geprojecteerd op het aard oppervlak. Sta je te ver weg aan de ene
zijde, dan gaat de ster net langs de Maan, en sta je te ver weg aan de andere zijde, dan
verdwijnt en verschijnt de ster maar één keer. De waarneemstrook is wel duizenden
kilometers lang, omdat de Maan vanuit de ster gezien over een groot deel van het Aard
oppervlak trekt.
Rakende bedekking in Noord Nederland.
Op 8 februari 2014 vond er een rakende bedekking plaats van een ster door de Maan
langs de noordelijke maanrand. Vanuit de vereniging is een expeditie op touw gezet om
met zoveel mogelijk waarneem posten de bedekking waar te nemen. De posten staan van
Noord naar Zuid opgesteld, ongeveer loodrecht op de bewegingsrichting van de Maan, in
het landelijke gebied tussen Veendam en Meden.
Het resultaat van de
rakende bedekking bij
Veendam op 8 februari
2014: Er is één ding wat
je als waarnemer niet in
de hand hebt, en dat is
het weer. Het zou
opklaren voordat de
bedekking plaatsvond,
maar de meeste
waarnemers stonden toch
tegen wolken aan te
kijken, en enkele hadden
te maken met andere
storingen. Uiteindelijk
hebben twee deelnemers
de ster achter de
maanrand zien verdwijnen
of verschijnen. In de
bovenstaande projectie is
de maanrand recht
geprojecteerd. De zwarte
lijn geeft de hoogte aan
van Maanprofiel ten
opzichte van de
gemiddelde maanhoogte
volgend de waarnemingen
van Kaguya, en de rode
lijn volgens de LRO (Lunar
Reconnaisance Orbiter) Tengevolge van deze projectie is de schijnbare beweging van de
ster t.o.v. de Maan voor de twee waarnemers gebogen. De waarnemer op post 4, die
alleen de weder verschijning ziet, zit het meest noordelijk. De waarnemer op post 8, die
alleen het verdwijnen van de ster ziet, zit drie km zuidelijker.
Het mooiste is de bedekking waar te nemen met enkele waarnemers. Elke waarnemer ziet
dan een ander bedekkingsprofiel, en alle waarnemingen samen geven een mooi aanzicht
van de Maan bergen en dalen. Alle waarnemers worden dan op enige afstand van elkaar
op een lijn geplaatst ongeveer loodrecht op de Maan bewegings richting ten opzichte van
de sterren.
Nogmaals het
resultaat van de
rakende bedekking
bij Veendam. Deze
projectie laat het
Maan silhouet op de
Aarde
geprojecteerd zien.
Waarnemer 3 had
problemen met de
tijd waarneming;
zijn tijden zijn
enkele seconden
verschoven.
(grafiek Gerritsen)
Net als voor andere sterbedekkingen heb je nodig een (verplaatsbare) telescoop, een
camera, time inserter met ontvanger en mogelijkheden om de video vast te leggen
Omdat er meestal geen stopcontacten in het vrije veld zijn te vinden, is een accu of iets
dergelijks, voor de voeding van de camera en time inserter, ook noodzakelijk.
De voorspelling van de rakende sterbedekkingen staan op deze website. Ook als er een
expeditie, met meerdere waarnemers, georganiseerd wordt, is dat vermeld.
Iedereen kan ook zelf het initiatief nemen om dat te doen.
De rekenaar van de vereniging zal, voor zover mogelijk, de meest optimale
waarneemplaatsen en tijden van bedekkingen gaan berekenen.
Met het programma Occult is het ook mogelijk zelf een rakende bedekking te voorspellen
en te berekenen.
