Sterbedekkingen door kleine planeten

 

  1. Inleiding
  2. Het principe van sterbedekkingen
  3. De voorbereiding van een waarneming
  4. Updates
  5. Kans op een succesvolle waarneming: Reizen of thuisblijven?
  6. De waarneming
  7. Het uitwerken van de waarneming
  8. Samenvatting

 

 

Sinds 1946 bestaat in Nederland de werkgroep Sterbekkingen, DOA (www.doa-site.nl) en is daarmee zeer waarschijnlijk de oudse vereniging wereldwijd die zich bezighoudt met het waarnemen van sterbedekkingen. Het is bijna 65 jaar na de oprichting een van de aktiefste vereningen over dit onderwerp waarbij soms meer dan 25% van de waarnemingen wereldwijd door deze vereniging gedaan werden en meermaals was een lid van de vereniging de actiefste wereldwijd. Veeal waren vaak meerdere leden in de top-tien van actieve waarnemers te vinden. Toch wordt in dit hoofdstuk van deze site aandacht besteed aan het waarnemen van deze mini-zonsverduisteringen omdat ze, naast astrometrische en fotometrische waarnemingen van wetenschappelijk oogpunt uitgezien heel belangrijk zijn. Helaas zijn die onregelmatige vormen vanuit de aarde niet zichtbaar. De objecten hebben een te kleine angulaire diameter om daar metingen aan te verrichten. Zelfs met de grootste telescopen zijn nagenoeg zonder uitzondering de kleine planeten slechts zichtbaar als onbeduidende kleine en zwakke lichtpuntjes die zich snel ten opzichte van de sterren bewegen.

 

Het bijzondere van het waarnemen van sterbedekkingen dat ze door iedere amateur gedaan kunnen worden die een kijker heeft die de ster die bedekt gaat worden goed kan zien en beschikt over een tijdgesynchroniseerde stopwatch met tenminste 4 laptijden. Nog beter is het al de waarnemer beschikt over een goto-montering en een lichtgevoelige videocamera met time-inserter.

 

1. Inleiding

Ook meer dan 200 jaar na de ontdekking van de eerste kleine planeet is het nog steeds een heel belangrijk onderzoeksobject. Dit blijkt wel dat eind 1998 de NEAR-Shoemaker sonde een landing uitvoerde op (433) Eros, een 33x13x13 km grote brok in de vorm van een aardnoot (zie figuur 1). Hiermee was het mogelijk zelfs details van enkele meters waar te nemen.  Enkele jaren daarvoor stuurde de sonde GALILEO prachtige opnamen van de kleine planeten (951) Gaspra en (246) Ida terug naar de aarde. Zeer fortuinlijk want bij de laatste werd een kleine satelliet ontdekt die Dactyl werd genoemd.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 1: (433) Eros met zijn talrijke inslagkraters en zijn

Typische onregelmatige vorm.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 2. (246) Ida met de begleider Dactyl.

 

Het belang van het onderzoek naar kleine planeten is dat het inzicht geeft in de ontstaansgeschiedenis van ons zonnestelsel. De grote planeten en hun manen zijn ca. 4,5 miljard jaar geleden ontstaan door het samenklonteren van kleine lichamen (planetesimalen) die toen om de zon draaiden. Doordat er ook hele grote planeten (Jupiter, Saturnus) ontstonden hadden deze behoorlijke invloed op de banen van deze kleine lichamen om de zon. Dat is dan ook de reden dat er tussen Mars en Jupiter geen planeet gevormd werd. Vooral de invloed van Jupiter was veel te groot. Hieruit kan de conclusie getrokken worden dat de kleine planeten nog heel veel van het oorspronkelijke materiaal bevat waaruit het planetenstelsel is ontstaan.

 

 

2. Het principe van een sterbedekking

Juist deze snelle beweging ten opzichte van de sterren brengt het met zich mee dat een dergelijk object op zijn tocht aan de hemel veel sterren ontmoet en zelfs kan bedekken. Doordat ze ten opzichte van de sterren zeer dichtbij staan is er een parallax. Als de ster, de kleine planeet en de aarde op één lijn liggen werpt de kleine planeet een ‘slagschaduw’ op de aarde. Deze schaduw trekt in, afhangelijk van de snelheid van de kleine planeet in bijv. een half uur over de aarde. Waarnemers in dat pad zien de ster dus einige tijd aan de hemel achter de, veelal veel lichtzwakkere kleine planeet verdwijnen.  Als we de snelheid weten, bijv. 5 km/s, en we nemen videografisch waar met bijv. 50 beeldjes per seconde dan kunnen we de koorde voor die waarnemer bepalen met een nauwkeurigheid van ca.100 m. Kunnen we de tijdstippen exact vastleggen, bijv. met een gesynchroniseerde kwartsklok, dan kunnen meerdere waarneminge worden gesynchroniseerd en gecorrigeerd voor de positie op de aarde. Dan is het mogelijk om met hoge nauwkeurigheid het actuele silhouet van het object te bepalen.

Dit is een groot verschil met de schatting van de grootte die gebaseerd is op zijn baanbewegingen, zijn massa, zijn reflectiespectrum van de zon, zijn helderheid, zijn afstand tot de zon en van de aarde, met daarbij een fasehoek. Als de kleine planeet in helderheid varieert wordt de schatting nog lastiger en dan is meteen duidelijk waarom de waarneming van sterbedekkingen door kleine planeten zo belangrijk is.

 

 

 

 

Fig. 3. Het principe van de waarneming van een sterbedekking. De waanemer A ziet een bedekking, de waarnemers B en C zien geen bedekking.

 

Het pad dat de ster ten opzichte van de kleine planeet beschrijft noemen we de koorde. Hoe meer koorden er zijn en een bedekking waarnemen, des te nauwkeuriger kan het silhouet bepaald worden. Hierbij is direkt duidelijk dan het waarnemen van een niet-bedekking ook een waardevolle waarneming is. Zeker als er meerdere waarnemers zijn die wel een bedekking hebben waargenomen geeft een zekere limiet aan de grootte van het object. Nog mooier en ook al is voorgekomen, dat je de ster zit twinkelen tijdens de bedekking terwijl de ster zelf niet ten gevolge van seeing van de atmosfeer twinkelt. Dan is er duidelijk sprake van een rakende bedekking en is die waarneming zeker zo waardevol dan een volledige bedekking.

 

Er is nog een bijzonder fenomeen dat bij het waarnemen van sterbedekkingen door kleine planeten kan optreden. Door de grote afstand van de aarde tot de kleine planeet kan het zijn dat de lichtkegel waarmee naar de ster gekeken wordt ter plekke van de kleine planeet al een aanzienlijke diameter heeft. Bijvoorbeeld bij de bedekking door (872) Roma van δ Ochi, een rode reus op slechts 170 lichtjaar afstand, had de ster terplekke van Roma een diameter van ca. de helft van de kleine planeet. Dan zijn het geen abrubte uitdovingen en verschijningen maar zijn ze gradueel. Dan is het zelfs mogelijk om de diameter van een ster met een zekere nauwkeurig te bepalen!

 

3. Het voorbereiden van een waarneming

Naast dat het met free ware programma’s, zoals Occult (http://www.lunar-occultations.com/iota/occult4.htm) kunnen is het ook mogelijk op het internet een aantal websites te vinden die dit reeds gedaan hebben. Heel bijzonder is daarbij het programma ‘occultwatcher’ dat door Hristo Pavlov vrij beschikbaar wordt gesteld (http://hristopavlov.net/OccultWatcher/OccultWatcher.html) Dit programma waarschuwt automatisch voor sterbedekkingen door kleine planeten en geeft de volledige informatie die nodig is en maakt automatisch (als er een internetverbinding is) updates.

Stel dat je met behulp van een van deze sites of programma’s een sterbedekking door een kleine planeet wilt gaan waarneming is er een gedegen voorbereiding nodig. Die voorbereiding is verschillend voor een montering met of zonder GOTO-mogelijkheid.

Belangrijkste vooraf is of de ster boven de beschikbare horizon is. Bijvoorbeeld huizen of bomen die in de weg staan kunnen een waarneming beletten. Daarbij moeten we niet vergeten dat ook bij de voorbereiding van de waarneming zelf de ster ook boven die horizon moet zijn! Dan moet de ster binnen het bereik van de te gebruiken telescoop zijn. Een reserve van 2 magnitden is daarbij bij visuele waarneming bijna noodzakelijk. Bij videowaarnemingen kan tot de grens van de telescoop zelf gegaan worden, zeker als er een videocamera gebruikt wordt die beelden kan integreren zoals de Watec 120 N  maar ook met lichtgevoelige camera’s die dat niet kunnen, zoals de Watec902HS en de Mintron 12V, zijn ook hele goede resultaten mogelijk.

 

Is geen montering met een GOTO ter beschikking kan de ster die waargenomen zal worden door middel van starhoppen gevonden moeten worden. Hierbij is een goede sterrenatlas nodig en nog beter een planetarium programma. Er wordt dan vanuit een heldere, bekende ster, verder gegaan via zo helder mogeljke sterren die binnen het gezichtsveld van het oculair zichtbaar zijn om tot het gezochte object te komen. Het kan soms zelfs gemakkelijker zijn en kleine omweg te kiezen als daar meer heldere sterren beschikbaar zijn.  Stel dit niet uit tot op de avond van de waarneming zelf, maar probeer enkele dagen van te voren, als het weer het tenminste toelaat, al de ster te vinden. Als de montering is voorzien van een GOTO-systeem is het opzoeken van het veld waarin de ster staat een stuk gemakkelijker. Als de telescoop gerefereerd is (dat de coördinaten van de uitlezing overeenkomen met de coördinaten van de sterrenhemel) is het gewoon een kwestie van GOTO ***. De kans dat dan de gezochte ster in het midden van het beeld, dat door de camera gegenereerd wordt, staat is klein. Fouten kunnen onstaan door dat de montering niet exact goed staat, refractie van de atmosfeer, doorbuigingen in de montering, doorbuiging van de telescoop, spelingen en bewegende delen en/of optiekophanging, etc. Als de ster niet precies in het midden van dat veld staat en het is geen heldere pit, dan is het de vraag welke ster dat het is. Dit lijkt gemakkelijk, echter de meeste videocamera’s hebben een totaal andere kleurgevoeligheid dan het menselijk oog.  Relatief gezien kan in het diepe blauw de gevoeligheid wal 20x zo groot zijn, in het rood kan het nog veel meer zijn. Ook zijn veel videocamera’s in het infra rood gevoelig waar het menselijk oog zelfs ongevoelig is. Dat betekent dat de helderheid van sterren in op de monitor zich totaal anders kunnen manifesteren dan in de stercatalogus of planetariumprogramma. Aan de hand van het patroon van de sterren die zichtbaar zijn zal de goede ster gevonden moeten worden. Is het een gebied met weinig sterren, dan valt dat wel mee, maar zijn er veel sterren in dat gebied dan kan het vinden van de betreffende ster best lang duren. Het duurt even voordat je alleen naar een patroontje kijkt en je niet meer laat beïnvloeden door de helderheid van de sterren op de monitor en/of in het planetariumprogramma. Is eenmaal de goede ster gevonden, dan is het een stuk gemakkelijker bij de waarneming zelf, dan hoeft het kunstje ‘alleen maar’ herhaalt te worden.

 

4. Updates

De eerste voorspellingen van sterbedekkingen door kleine planeten worden al ca. 2 jaar voordat het event plaatsvindt gedaan. Door storingen van de grote planeten is dit behept met een zekere onzekerheid. Om die reden worden er geregeld updates berekend. Ook daar kunnen fouten gemaakt worden, bijvoorbeeld dat de positie van de ster onjuist in een catalogus staat. Het zal niet de eerste keer zijn. Heel recent, een bedekking door (742) Roma van δ Ochi stond in de FK6 catalogus andere coördinaten dan in de Hipparchos-catalogus, met alle gevolgen van dien.

 

5. Kans op een succesvolle waarneming: thuis blijven of reizen?

Als we aannemen dat een succesvolle waarneming het waarneming van een bedekking is, dan vergissen we ons. Elke waarneming is een succes. Als we geen bedekking zien wil dat zeggen dat de kleine planeet voor die locatie op aarde niet op de zelfde positie als de ster. Ook al zitten we exact in het bedekkingspad kan door onnauwkeurigheden in de baan de bedekking ergens anders plaatsvinden. Zijn er helemaal geen bedekkingen gezien, dan weten we nog steeds niet waar de kleine planeet zich bevond, zijn er wel, dan weten we wat de afwijking van de voorspelde positie is. Er kan dan geverifieerd worden of de positie van de ster in de stercatalogus juist is en/of een verbeterde baanberekening gedaan worden. Hoe meer waarnemingen er zijn, des te nauwkeuriger zijn de vervolgberekeningen die gedaan kunnen worden.

 

De positie op aarde kunnen we intussen verwaarlozen. Met de moderne GPS-systemen is de positie op aarde veelal met een nauwkeurigeid van beter dan 1” bekend. Hebben we geen GPS systeem ter beschikking, dan kunnen we ook de service van Google Earth gebruiken, deze is veelal binnen 2” nauwkeurig.

 

Maar wat is de kans op een positief resultaat? Als alle parameters in rekening worden gebracht komt is er een spreiding de ligging van het bedekkingspad. Er kunnen dan lijnen getrokken worden, de zogenaamde sigma lijnen. Binnen de 1-sigmalijnen vallen 68,2% van de berekende paden, binnen de 2-sigmalijnen zijn dat er 95,4%, binnen de 3-sigmalijnen 99,6%. Het moge duidelijk zijn dat de kans op een succesvol waar te nemen bedekking ook afhankelijk is hoe de breedte van het bedekkingspad zich verhoudt tot de 1-sigmawaarde. Bij aan breed pad en een kleine 1-sigma is de kans op een succesvolle waarneming op de centrale lijn 100%, anderzijds, als de breedte van het pad maar een fractie is van de 1-sigmawaarde is de kans erg klein. Het zijn juist deze waarnemingen die de hoogste waarde hebben. Het komt vaak voor dat er bij deze grote onzekerheden het bedekkingspad met gemak enkele honderden kilometers van de voorspelde ligging kan afwijken.

 

 

Als de sigma (s) uitgedrukt wordt in de op dat moment bekende diameter van de kleine planeet dan kan in onderstaande tabel afgelezen worden wat de kans op een succesvolle waarneming is.

Maar let wel, ook een kans van100% wil kan betekenen dat de bedekking toch elders plaatsvindt

 

              Probability (in %) to see a chord from the ...

s in diam.

Ø

 

central line

    %

halfway to…

%

edge

%

0.5 s  line

%

1 s  line

%

2 s  line

%

3 s  line

%

0.1

 

100

99

50

31

16

2.3

0.1

0.2

 

 93

89

50

31

16

2.3

0.1

0.4

 

 79

70

49

31

16

2.3

0.1

0.7

 

 52

50

42

28

15

2.2

0.1

1

 

 38

37

34

24

14

2.1

0.1

2

 

 20

20

19

15

 9

1.7

0.1

4

 

 10

10

 10

  8

  5

1.1

0.1

7

 

   6

  6

   6

  5

  3

0.7

0.1

10

 

   4

  4

   4

  3

  2

0.5

0.0

 

 

6. De waarneming zelf

Zoals uit het voorgaande duidelijk is, zijn zowel visuele als videowaarnemingen mogelijk. Het is verstandig bij video waarnemingen ook een visuele waarneming via de monitor te doen. Stel dat het vastleggen van de video mislukt heb is er nog altijd een visuele waarneming, ook al is die indirekt.

 

Wat heb je nodig?

Naast een telescoop en/of een videocamera met opslagmogelijkheid heb je een gesynchroniseerde stopwatch nodig met een aantal laptijden. Ook kan gebruik worden gemaakt van de ACH77. Dat is een DCF gestuurde chronometer die direkt 30 tijden tot op een honderste seconde kan opslaan. Bij video waarnemingen is wenselijk dat er een time-inserter tussen de camera en de opname-apperatuur geplaatst wordt. Dan wordt tegelijkertijd de tijd en het beeld opgenomen. Is het een DCF-gestuurde timeinserter, dan is het alleen de tijd, is het een GPS-gestuurde dan wordt ook de locatie ook opgeslagen. Ideaal als je waarnemingen buiten je eigen stek doet.

Als er een stopwatch is met laptijden (minimaal 4: start, verdwijnen van de ster, tevoorschijn komen van de ster en afsluiting van de waarneming). Dan dient het starttijdstip en de afsluiting gesynchroniseerd te worden met een in de pas lopende DCF-klok (bij voorkeur met pips-mogelijkheid). Op die manier kun je ook de drift van de stopwatch, bijv. t.g.v. temperatuur, corrigeren.

Video waarnemingen hebben de voorkeur omdat je hier geen reactietijden hebt.

 

Webcamwaarnemingen kan ook, alleen is dat alleen weggelegd voor de  heldere sterren omdat webcams doorgaans niet zo gevoelig zijn. Helaas hebben die geen mogelijkheid om een time-inserter te gebruiken. Dan dient de klok van de computer gebruikt te worden, maar dan dient deze ook bijvoorkeur DCF gesynchroniseerd te zijn. Daar zijn speciale modulus voor te koop.

 

7. Het uitwerken van de waarnemingen

 

Bij visuele waarnemingen worden de laptijden afgelezen en doorgegven via een formulier.

 

Bij videowaarnemingen wordt er een bij het afspelen van de video-opname beeldje voor beeldje, of nog beter halfbeeld per halfbeeld, de opname bekeken. Dan kan tot op 1/50 s nauwkeurigheid de tijdstippen worden bepaald. Daarbij is er ook  nog het voordeel dat bij een geleidelijk uitdoven of wederverschijnen ook objectief de 50% helderheidsdrempel kan worden bepaald, iets dat bij visueel waarnemen onmogelijk is. Er is free ware, zoals limovie , waarmee grafisch de heldereid van de ster wordt uitgebeeld en daardoor heel gemakkelijk een uitwerking mogelijk is.

 

 

 


De waarnemingen kunnen gerapporteerd worden aan Planoccult of aan Eric Frappa, zie www.euraster.net .

 

 

8. Samenvatting

In dit hoofdstuk is duidelijk geworden hoe interessant de waarneming van sterbedekkingen door kleine planeten kan zijn, maar tevens ook hoe waardevol dat ze zijn.

Is er speciale interesse voor deze waarnemingen kan uitgebreide info verkregen worden bij de Nederlandse Vereniging van Waarnemers van Sterbedekkingen, www.doa-site.nl .

 

 

Literatuur:

Sternbedeckungen durch Kleinplaneten, Martin Federspiegel,wwwkleinplanetenseite.de

Sterbedekkingen www.doa-site.nl

Sterbedekkingen www.ziggo.nl/adri.gerritsen/sterbedekkingen

 

 

 

Vrije vertaling met eigen uitbreidingen van “Sternbedeckungen durch Kleinplaneten – eine lohnende Aufgabe für Amateure” door Martin Federspiel