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.