Jagter et stjerneblink med assistance fra Gaia

Sidste år, ESA's Gaia-mission hjalp astronomer med at lave unikke observationer af Neptuns største måne, Triton, da den passerede foran en fjern stjerne. Dette er en forhåndsvisning af den fremragende kvalitet og alsidighed af Gaia-dataene, der vil blive frigivet i april.

Når et lille solsystemlegeme såsom en måne eller en asteroide passerer foran en stjerne og midlertidigt blokerer dens lys, okkultationen er en ekstraordinær chance for astronomer til at studere forgrundsobjektets egenskaber. Og, selvfølgelig, jo mere nøjagtig forudsigelsen af ​​begge objekters positioner på himlen, jo bedre observationer.

Det er derfor, da en gruppe astronomer planlagde at observere den sjældne okkultation af en fjern stjerne af Neptuns måne Triton den 5. oktober 2017, de fremsatte en særlig anmodning til Gaia-teamet.

Astronomerne, ledet af Bruno Sicardy fra Pierre and Marie Curie University og Observatoriet i Paris, Frankrig, havde brugt alle tilgængelige observationer til at beregne den sti, som månens skygge ville feje henover vores planet. Inden for mindre end tre minutter, okkultationen ville først krydse Europa og Nordafrika, bevæger sig hurtigt mod Nordamerika.

Det vidste de et sted, inden for denne par tusinde kilometer brede strækning, ville ligge en meget speciel tynd strimmel, kun omkring 100 km på tværs. Observatører placeret på denne stribe ville være perfekt på linje med både Triton og den fjerne stjerne, og derfor i stand til at se det såkaldte centrale blink.

Denne skarpe oplysning af stjernen sker halvvejs gennem okkultationen, og er forårsaget af fokusering af stjernelyset af dybe lag i månens atmosfære – omkring 10 km over overfladen. Den centrale flash indeholder altafgørende information til at studere profilen af ​​Tritons atmosfære og den mulige tilstedeværelse af dis i den.

For at indsnævre de bedste steder at observere okkultationen, og muligvis blitzen, astronomerne henvendte sig til Gaia og dens hidtil uset nøjagtige målinger af positionerne for mere end en milliard stjerner.

De opnåede et første estimat ved hjælp af stjernens position fra den første batch af Gaia-data (Gaia DR1), som blev offentliggjort i 2016. Dog viden om stjernens rette bevægelse – hvordan den bevæger sig hen over himlen gennem årene – ville forbedre deres skøn væsentligt.

Så de henvendte sig til Gaia-holdet, beder om at modtage ekstra information om stjernens bevægelse hen over himlen fra den kommende anden udgivelse af Gaia-data (Gaia DR2), som er planlagt til 25. april 2018.

Efter at have erkendt vigtigheden af ​​disse observationer, Gaia-holdet offentliggjorde ikke kun den foreløbige position og korrekte bevægelse af den okkulte stjerne fra DR2, men også positionerne af 453 andre stjerner, der kunne bruges til at forfine estimatet af Tritons kredsløb. Med disse yderligere oplysninger, de beregnede igen placeringen af ​​den tynde strimmel, hvor den centrale flash ville blive observeret, flytter den omkring 300 km syd for den tidligere forudsigelse.

Kom 5 oktober, et stort samarbejde mellem professionelle såvel som amatørastronomer spredt ud over tre kontinenter var klar til at observere Tritons okkultation på mere end hundrede stationer.

Næsten firs af dem var i stand til at overvåge fænomenet, og den forbedrede forudsigelse af observationslokaliteter baseret på de specielt frigivne, foreløbige data fra Gaia DR2 førte til femogtyve vellykkede påvisninger af den centrale flash, fra Spanien og Portugal til det sydlige Frankrig og det nordlige Italien. Astronomerne har nu travlt med at analysere de data, der er indsamlet under denne kampagne for at lære mere om atmosfæren i Triton.

Denne okkultation var en sjælden mulighed for at opdage mulige ændringer i Tritons atmosfæriske tryk næsten tredive år efter NASAs Voyager-sonde flyver forbi i august 1989. Observationer af det centrale blitz kan også give unik information til at detektere mulige vinde nær Tritons overflade; aktuelle analyse af dataene indikerer en stille og stille atmosfære.

Med frigivelsen af ​​stillingen, parallakse og egenbevægelse af mere end 1,3 milliarder stjerner målt med hidtil uset nøjagtighed, Gaia vil give en uvurderlig ressource for alle grene af astrofysikken. Det vil også være til stor hjælp for professionelle og amatørastronomer, som vil planlægge observation af stjerneokkultationer af solsystemlegemer i fremtiden, inklusive en anden stjerne af Triton den 6. oktober 2022.