Tak, Gaia:Astronomer spionerer Europa, der blokerer fjern stjerne

Den 31. marts 2017, Jupiters måne Europa passerede foran en baggrundsstjerne - en sjælden begivenhed, der for første gang blev fanget af jordbaserede teleskoper takket være data leveret af ESA's Gaia-rumfartøj.

Tidligere, observatorier havde kun formået at se to af Jupiters andre måner - Io og Ganymedes - under en sådan begivenhed.

Gaia har opereret i rummet siden slutningen af ​​2013. Missionen har til formål at producere et tredimensionelt kort over vores galakse, og karakteriserer de utallige stjerner, der kalder Mælkevejen hjem. Det har været en stor succes indtil videre, afslører placeringer og bevægelser af over en milliard stjerner.

At kende de præcise placeringer af de stjerner, vi ser på himlen, gør det muligt for forskerne at forudsige, hvornår forskellige kroppe i solsystemet ser ud til at passere foran en baggrundsstjerne fra et givet udsigtspunkt:en begivenhed kendt som en stjerneokkultation.

Gaia er ikke fremmed for sådanne begivenheder - rumfartøjet hjalp astronomer med at lave unikke observationer af Neptuns måne Triton, da den passerede foran en fjern stjerne i 2017, afsløre mere om månens atmosfære og egenskaber.

Okkultationer er enormt værdifulde; de muliggør målinger af forgrundslegemets karakteristika (størrelse, form, position, og mere), og kan afsløre strukturer som ringe, jetfly, og atmosfærer. Sådanne målinger kan foretages fra jorden – noget som Bruno Morgado fra Brazilian National Observatory og LIneA, Brasilien, og kolleger benyttede sig af at udforske Jupiters måne Europa.

"Vi brugte data fra Gaias første dataudgivelse til at forudsige, at fra vores synspunkt i Sydamerika, Europa ville passere foran en lys baggrundsstjerne i marts 2017 - og for at forudsige den bedste placering, hvorfra man kan observere denne okkultation, sagde Bruno, ledende forsker i et nyt papir, der rapporterer resultaterne fra okkultationen i 2017. Gaias første dataudgivelse blev leveret i september 2016.

"Dette gav os en vidunderlig mulighed for at udforske Europa, da teknikken tilbyder en nøjagtighed, der kan sammenlignes med billeder, der er taget med rumsonder."

Gaia-dataene viste, at begivenheden ville være synlig fra et tykt bånd, der skærer fra nordvest til sydøst på tværs af Sydamerika. Tre observatorier i Brasilien og Chile var i stand til at fange data - i alt otte steder forsøgte, men mange oplevede dårlige vejrforhold.

I overensstemmelse med tidligere målinger, observationerne forfinede Europas radius til 1561,2 km, præcist bestemt Europas position i rummet og i forhold til dets værtsplanet, Jupiter, og karakteriserede månens form. I stedet for at være præcis sfærisk, Europa er kendt for at være en ellipsoide. Observationerne viser, at månen måler 1562 km målt på tværs i én retning (den såkaldte tilsyneladende 'semi-major' akse), og 1560,4 km målt på tværs af den anden (den tilsyneladende 'semi-mindre' akse).

"Det er sandsynligt, at vi vil være i stand til at observere langt flere okkultationer som denne af Jupiters måner i 2019 og 2020, " tilføjer Bruno. "Jupiter passerer gennem en del af himlen, der har det galaktiske centrum i baggrunden, hvilket gør det drastisk mere sandsynligt, at dens måner vil passere foran lyse baggrundsstjerner. Dette ville virkelig hjælpe os med at fastlægge deres tredimensionelle former og positioner – ikke kun for Jupiters fire største måner, men for mindre, mere uregelmæssigt formede, også."

Ved at bruge Gaias anden dataudgivelse, leveret i april 2018, forskerne forudsiger datoerne for yderligere okkultationer af lyse stjerner af Europa, Io, Ganymedes og Callisto i de kommende år, og liste i alt 10 begivenheder gennem 2019 og 2021. Fremtidige begivenheder omfatter stjerneokkultationer af Europa (22. juni 2020), Callisto (20. juni 2020, 4. maj 2021), Io (9. og 21. september 2019, 2. april 2021), og Ganymedes (25. april 2021).

Tre har allerede fundet sted i 2019, hvoraf to – stjerneokkultationer af Europa (4. juni) og Callisto (5. juni) – også blev observeret af forskerne, og for hvilke dataene stadig er under analyse.

De kommende okkultationer vil kunne observeres selv med amatørteleskoper så små som 20 cm fra forskellige regioner rundt om i verden. Jupiters gunstige position, med det galaktiske plan i baggrunden, vil først ske igen i 2031.

"Stjerneokkultationsstudier giver os mulighed for at lære om måner i solsystemet på afstand, og er også relevante for fremtidige missioner, der vil besøge disse verdener, " siger Timo Prusti, ESA Gaia-projektforsker. "Som dette resultat viser, Gaia er en enormt alsidig mission:den fremmer ikke kun vores viden om stjerner, men også af solsystemet mere bredt."

En nøjagtig viden om Europas kredsløb vil hjælpe med at forberede rummissioner rettet mod det jovianske system såsom ESA's JUpiter ICy moons Explorer (JUICE) og NASA's Europa Clipper, som begge er planlagt til lancering i det næste årti.

"Denne slags observationer er enormt spændende, " siger Olivier Witasse, ESA's JUICE Project Scientist. "JUICE vil nå Jupiter i 2029; at have den bedst mulige viden om positionerne af systemets måner vil hjælpe os med at forberede os til missionens navigation og fremtidig dataanalyse, og planlægge al den videnskab, vi agter at lave.

"Denne videnskab afhænger af, at vi ved ting såsom nøjagtige månebaner og forstår, hvor tæt et rumfartøj vil komme på en given krop, så jo bedre vores viden, jo bedre vil denne planlægning – og den efterfølgende dataanalyse – være."