Az Europa takarásában

2017. március 31-én a Jupiter Europa nevű holdja elhaladt egy háttércsillag előtt. Ez a jelenség nagyon ritka, ráadásul először fordult elő, hogy földi teleszkópokkal is sikerült nyomon követni.

Mindez végső soron az Európai Űrügynökség (ESA) Gaia űrszondája révén vált lehetőve. Korábban mindössze két másik Jupiter-hold esetében (Io és Ganymedes) sikerült megfigyelni az áthaladást egy háttércsillag előtt.

A Jupiter és legnagyobb holdjai. (Képmontázs: NASA / JPL / DLR )

A Gaia 2013 végén kezdte megműködését a világűrben. A küldetése célja, hogy háromdimenziós térképet készítsen a galaxisunkról, és jellemezze az otthonunkat, a Tejútrendszert alkotó számtalan csillagot. Eddig a küldetés rendkívül sikeres, több mint egymilliárd csillag helyét és térbeli mozgását határozta meg. Az égen látható csillagok pontos helyzetének ismeretében a kutatók előre meg tudják határozni, hogy a Naprendszer különböző égitestjei látszólag mikor haladnak át egy háttércsillag előtt: ezt a jelenséget okkultációnak nevezik.

A Gaia számára nem számítanak ismeretlennek az ilyen események. A Gaia adatai már korábban is hozzájárultak egy sikeres okkultáció megfigyeléséhez 2017-ben: a Neptunusz Triton nevű holdja haladt el egy távoli csillag előtt, ennek során számos új dolgot sikerült megtudniuk a kutatóknak a hold légköréről és tulajdonságairól.

Az okkultációk rendkívüli lehetőségeket biztosítanak: lehetővé teszik az előtér égitest jellemzőinek (méret, alak, pozíció) mérését, és olyan szerkezetek is felfedezhetőek, mint gyűrűk, jetek és légkörök. Ilyen mérések a Földről is végezhetőek. Ezt használta ki Bruno Morgado, a Brazíliai Nemzeti Obszervatórium és LineA alkalmazottja valamint kollégái, hogy tanulmányozzák a Jupiter Europa nevű holdját.

„A Gaia első adatközléséből származó adatok előre jelezték, hogy Dél-Amerikából megfigyelhető lesz, ahogy az Europa hold elhalad egy fényes háttércsillag előtt 2017 márciusában. Majd meghatároztuk azt a helyet, ami a megfigyelés szempontjából a legideálisabb” – mondta Morgado, az okkultáció eredményeit ismertető, az Astronomy and Astrophysics folyóiratban megjelent új cikk vezető szerzője. A Gaia első adatközlését 2016 szeptemberében hozták nyilvánosságra.

„Ez a pontos előrejelzés egy nagyon ritkán adódó lehetőséget kínált az Europa minél alaposabb megismeréséhez, mivel a jelenlegi technikai színvonallal olyan pontosság is elérhető, ami vetekszik az űrszondák által küldött képekével.”

A Gaia adatai azt mutatták, hogy az esemény Dél-Amerikában egy északnyugatról délkeletre húzódó széles sávban megfigyelhető lesz. Három, Brazíliában és Chilében található obszervatórium tudott adatokat gyűjteni – habár összesen nyolc helyszínen próbálták megfigyelni az okkultációt, de sajnos a rossz időjárási körülmények miatt ez öt helyszínen meghiúsult.

A korábbi mérésekkel összhangban a megfigyelések 1561,2 km-re finomították az Europa sugarát, pontosan meghatározták az Europa pozícióját az űrben és a Jupiterhez viszonyítva, és meghatározták a hold alakját. Az Europa alakja a várakozások ellenére nem tökéletesen gömb alakú, hanem ellipszoid. A megfigyelések azt mutatják, hogy a hold fél nagytengelye 1562 km, míg a fél kistengelye 1560,4 km.

A Jupiter nagy holdjainak előre jelzett okkultációi 2021-ig. (Kép: ESA / Gaia / DPAC; Morgado et al. 2019)

„Valószínű, hogy 2019-ben és 2020-ban sokkal több okkultációt fogunk megfigyelni a Jupiter holdjai által” – tette hozzá Morgando. „A Jupiter a pályája mentén épp egy olyan égi területen halad, amelynek hátterében a galaktikus centrum van. Emiatt nagyon megnő annak a valószínűsége, hogy a holdjai fényes háttércsillagok előtt haladnak majd el. Ez valóban segítene nekünk a holdak pontos térbeli alakjának és helyzetének meghatározásában – nem csak a Jupiter négy legnagyobb holdjának, hanem a kisebb, szabálytalan alakúak esetében is.”

A Gaia második, 2018 áprilisában kiadott adatbázisában a tudósok előrejelzik az Europa, Io, Ganymedes és Callisto további okkultációit a következő évekre: összesen 10 eseményt sorolnak fel 2019 és 2021 között. (Europa: 2020. június 22., Callisto: 2020. június 20., 2021. május 4., Io: 2019. szeptember 9. és 21., 2021. április 2., Ganymedes: 2021. április 25.) Háromra már sor is került, ebből kettőt – az Europa június 4-ei és a Callisto június 5-ei okkultációját – a kutatók figyelemmel követték, és az adatok elemzése folyamatban van.

A közelgő események akár már 20 cm-es amatőr távcsövekkel is megfigyelhetők a világ különböző pontjairól. A Jupiter kedvező helyzete, a háttérben a galaktikus síkkal, viszont csak 2031-ben fordul elő legközelebb. „A csillagok okkultációinak tanulmányozása lehetővé teszi, hogy a távolból is megismerjük a Naprendszer holdjait. Ezek az ismeretek nagyon jelentősek a jövőbeni űrszondás küldetések számára is, amelyek meglátogatják ezeket a világokat” – mondta Timo Prusti, az ESA Gaia projekt vezető kutatója. „Amint ez a mostani eredmény is bizonyítja, a Gaia egy rendkívül sokoldalú küldetés: nemcsak a csillagokról, hanem a Naprendszerről szerzett ismereteinket is tovább bővíti.” Az Europa pályájának pontos ismerete segít előkészíteni a Jupiter-rendszert célzó űrküldetéseket, például az ESA JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) és a NASA Europa Clipper szondáiét, amelyek a tervek szerint a következő évtizedben indulnak majd.

A JUICE elrepülése az Europa mellett. (Animált kép: ESA)

„Az ilyen jellegű megfigyelések rendkívül izgalmasak” – mondja Olivier Witasse, a JUICE projektvezetője. „A JUICE 2029-ben éri majd el a Jupitert; a rendszer holdjainak lehető legpontosabb ismerete segít előkészíteni az űrszonda navigációját és a jövőbeli adatelemzés megtervezését. A tanulmányozandó tudományos kérdések attól is erősen függnek, hogy tudunk-e olyan dolgokat, mint a pontos holdpályák, és hogy az űrszonda pontosan milyen közel lesz az adott testhez. Tehát minél több tudással rendelkezünk, annál egyszerűbb lesz megtervezni a pontos küldetést és az azt követő adatelemzést.”