Földönkívüli napfogyatkozások és holdfogyatkozások: egymást fedik el a Jupiter holdjai

Csillagvizsgáló Svábhegyi

A 17. század elején Galilei  elsőként végzett részletes vizsgálatot a Naprendszer számos égitestjén. Ehhez az újonnan feltalált távcső volt segítségére. Eredményeiből csak néhányat említve, felfedezte a Hold hegyeit, meglátta a Szaturnusz gyűrűit, első európaiként beszámolt a napfoltokról, valamint felfedezte a Jupiter négy holdját. Meglepő módon az utóbbinak volt a legnagyobb hatása a kor gondolkodásmódjára. Hiszen mindössze egy emberöltővel korábban, 1543-ban került kiadásra Kopernikusz főműve, Az égi pályák körforgásáról, mely a napközpontú világkép első részletes és modern tárgyalása volt. Első újkori tárgyalása, hiszen már több görög gondolkodó is felvetette ennek lehetőségét. A gondolat még sem eresztett gyökeret a hellenisztikus gondolkodásmódban, mert több megfigyeléssel összeegyezhetetlen volt. Mikor Kopernikusz leporolta a hipotézist, akkor még nem álltak rendelkezésre olyan eszközök, melyek bizonyíthatták volna igazát. Sőt! A kopernikuszi világképpel kapcsolatban nemcsak teológiai, de tudományos problémák is akadtak. Ebből kifolyólag elterjedése lassú és fokozatos volt. Igazi áttörést végül Galilei felfedezése okozott, mely bizonyította, hogy nem minden égitest kering a Föld körül, ezzel pedig cáfolva a hatalmas tekintélyű geocentrikus világképet.

Forrás: University of Michigan Special Collections Library

Galilei 1610. január hetedikén figyelte meg először a holdakat, melyeket először háttércsillagoknak gondolt. A következő néhány napon a Jupiter körüli kis fénypontok elmozdultak, mely rávilágított valódi természetükre. A pisai csillagász, korának gazdag kereskedője és saját patrónusa tiszteletére adta a Cosmica Sidera nevet a holdaknak, vagyis Cosimo csillagjait. Cosimo a mesés gazdagságáról híres Medici kereskedőcsalád tagja volt. Végül Galilei egy levélben tőle kért tanácsot, hogy a Cosimo csillagjai elnevezés helyett a Medici csillagok nem lenne-e megfelelőbb, így Cosimo három testvérének is emléket állítva. Cosimo a titkárján keresztül a Medici elnevezést javasolta. Ennek megfelelően a ma Galilei holdaknak hívott égitestek a Medici csillagok nevet kapták.

A képen Galilei egyik levele, melyet 1610 januárjában írt. A levél több rajzot is tartalmaz a Jupiter holdjairól. Több rajzon jól láthatóan csak három hold szerepel. Ennek oka, hogy Galilei először csak három holdat vett észre. A nyitóidézetben is ezért szerepel „három csillag van az égben”. 

Azonban a felfedezés elsőbbsége körül kialakult viták miatt Simon Marius is neveket adott az új holdaknak. Ugyanis a német származású csillagász azt állította, hogy már 1609 folyamán észlelte a Jupiter kisérőit, csak éppen azt később publikálta, mint Galilei. Ennek bizonyítása ma már lehetetlen, csakis Simon Marius becsületébe vetett hitünk vagy nem hitünk alapján adózhatunk tisztelettel az elsőbbségért egyik vagy másik csillagásznak. A német csillagász – Galileivel ellentétben – nem összefoglaló nevet keresett a négy objektum számára, azoknak egyedi neveket akart adni. 

II. Cosimo Medici, Cristofano Allori fesményén. Őróla és testvéreiről kapta nevét a négy Medici hold.

A túlságosan specifikus név helyett – egyébként Kepler javaslatára – Marius 1614-ben keresztelte el a holdakat Zeusz (Jupiter görög megfelelője) szeretői után. Így került szeretője mellé az égre Héra papnője, a Héra által később megutált és tehénné változtatott Io. A belülről haladva következő hold a szépséges türoszi királynőről, Thébai alapítójának testvéréről kapta nevét, az Europa-t. A Ganymedes a jóképű trójai királyfiról kapta a nevét, akit Jupiter sas képében emelt az égbe, hogy az istenek pohárnokaként mindig vele lehessen. A legkülső Galilei hold Callisto nevét kapta. A szépséges királylányt Héra bosszúja egy átok formájában érte utol. Mikor gyermekével együtt medvévé változtak Zeusz az égre emelte őket, így megalkotva a Kis és Nagy Medve csillagképet.

Galilei magának követelte az elnevezés jogát, ezért nem fogadta el az új neveket. Mivel belátta, hogy a Medici név nem fog elterjedni, ezért új neveket javasolt. Eszerint – belülről kifelé haladva – a négy hold neve: Jupiter I, Jupiter II, Jupiter III, Jupiter IV (Io, Europa, Ganymedes, Callisto). Meglepő módon ezek az elnevezések egészen az 1950-es évekig széles körben használatos voltak. Ekkoriban terjedtek el a Marius által javasoltak, mivel az Io-n belül új holdakat fedeztek fel. Emiatt vagy minden belső hold elnevezésekor új számot kaptak volna a holdak –mely totális káoszt eredményezett volna – vagy a szám nem tükrözte volna a hold elhelyezkedését. Emiatt terjedtek el fokozatosan a ma használt nevek.

A négy Galilei hold. Ma használatos elnevezéseik, balról jobbra haladva: Io, Europa. Ganymedes, Callisto. Kép forrása: www.jpl.nasa.gov

A Galilei holdak megfigyelése nem csak a 17. században volt izgalmas. Fényességük és gyors mozgásuk a mai napig kedvelt célpontokká teszik őket az amatőrcsillagászok körében. A leglátványosabb hozzájuk köthető jelenségek a kölcsönös fogyatkozások illetve fedések. A holdak pályája miatt azonban ezek ritkán következnek be, létrejöttük csak akkor lehetséges, ha a Jupiter egyenlítői síkja, és a holdak pályasíkja éppen a föld felé néz. A Jupiter forgástengelye keringési síkjával 3 fokos szöget zár be. A bolygó egyenlítői síkja mentén keringő bolygók így a Földről nézve csak megközelítően keringenek egy vonalban, valójában egymás alatt és fölött haladnak el a bolygó körüli mozgásuk során.

A Jupiter közel 12 éves keringési periódusa alatt kétszer adódik olyan helyzet, hogy éppen a Jupiter egyenlítői síkja néz a föld felé, tehát sem az északi, sem a déli pólusa nem billen felénk. Ilyenkor több mint fél évig káprázatos események sora indul meg az óriásbolygón és annak közelében. A Galilei holdak eltakarhatják egymást, és árnyékot is bocsájthatnak egymásra, földönkívüli napfogyatkozást okozva a hátsó hold felszínén. A holdak bújócskája már 2021 január harmadikán megindult, ám a Jupiter túlságosan is közel tartózkodott a Naphoz az égen, hogy ezeket megfigyelhessük. Márciusban sem lesz mindig egyszerű dolgunk, hiszen a legtöbb esetben egészen alacsonyan, napkelte előtt figyelhetjük meg majd a Jupitert és így holdjait.

Így figyeljük meg a Jupiter-holdak fogyatkozásait és fedéseit:

A Jupiter és a négy Galilei hold Szamosvári Zsolt felvételén. A holdak már kistávcsőben is kényelmesen megfigyelhetőek. Látható, hogy általában a holdak elhaladnak egymás alatt-fölött, és kölcsönös fogyatkozások nem alakulnak ki. Kép forrása: eszlelesek.mcse.hu

A holdakon bekövetkező fogyatkozás során pontosan ugyanaz történik, mint a földi napfogyatkozás esetén, vagyis az egyik hold árnyéka a másikra vetül. Ugyanazt a jelenséget viszont egészen más nézőpontból láthatjuk. Ebben az esetben nem az árnyékolt égitest felszínén állunk, (amennyiben mégis, tapasztalatait mindenképpen küldje el a Svábhegyi Csillagvizsgálónak!) hanem az egész jelenséget kívülről szemlélhetjük. Mivel a Galilei holdaknak nincs saját fénye, hanem a Nap fényét verik vissza, így a fogyatkozás alatt a hátsó hold elsötétül. Ennek mértéke erősen függ attól, hogy az árnyékkúp mely része vetül az adott holdra, és annak melyik részét takarja ki. A legtöbb esetben 0,5 magnitúdó alatti halványodást láthatunk, melyek már kézi távcsővel is kényelmesen megfigyelhetők. Lesznek azonban kiugró értékek is, mikor júniusban az Io 4,8 magnitúdóval fog elhalványulni, mialatt a Ganymedes árnyékába merül teljes egészében.

A látványosabb márciusi és áprilisi fogyatkozásokat az alábbi táblázatban foglaltuk össze. Fontos megjegyezni, hogy a március 28-ai esemény pontosan az óraátállítás után történik meg, a táblázat ezt is figyelembe veszi:

Dátum Kezdete Vége Δm Jupiter magassága Nap magassága Hold fázisa Ki kicsodát?
Március 16. 5h 55m 6h 1m 0,689 0,178 Europa Iot, teljes umbra az Io korongon
Március 28. 5h 13m 5h 18m 0,348 -13° 0,948 Io Europat, az Umbra csak érinti az északi pólust
Április 1. 5h 37m 5h 45m 0,465 -8° 0,736 Ganymedes Europat, az umbra érinti az északi pólust
Április 4. 7h 26m 7h 31m 0,506 21° 11° 0,510 Io Europat, umbra fele az északi póluson
Április 12. 6h 16m 6h 42m 0,483 17° 0,023 Io Callistot, teljes penumbra a Callisto korongon
Április 17. 5h 9m 5h 13m 0,170 10° -7° 0,307 Europa Iot, alig látható, penumbra érinti csak az Io északi pólusát
Április 27. 4h 34m 4h 40m 0,162 11° -9° 0,983 Europa Ganymedest, alig látható, penumbra érinti csak a Ganymedes déli pólusát

Az adatok – mindkét táblázat esetében – a Magyar Csillagászati Egyesület 2021-es évkönyvéből származnak. A Δm oszlop a hold fényességváltozását adja meg magnitúdóban, a Jupiter illetve Nap magassága, a horizont feletti magasságukat adja meg fokban, míg a Hold fázisa oszlop esetén 0=újhold, 1=telihold. Ez utóbbi fontos, hiszen a telihold fénye zavaró lehet a megfigyeléskor, bár a telihold fázisát a Hold a Jupitertől messze éri el a következő két hónapban.

A megfigyelés jól láthatóan nem lesz egyszerű. A Jupiter igen alacsonyan helyezkedik el, a Nap pedig nemsokkal a horizont alatt. Mindenképpen érdemes lesz olyan helyet választani, ahonnan jó kilátásunk nyílik keletre. Érdemes nagyobb távcsővel, 300x-400x nagyításon is megpróbálni észlelni a remegő holdakat. Itt már a holdak apró korongoknak látszanak, és az árnyékkúp gyors végigvonulása is megfigyelhető rajtuk. A jelenség elején az egyik, a végén a másik fele sötétül el a korongnak. Mivel a horizonthoz közeli helyzetben a légköri diszperzió színes csíkokká húzza szét a holdakat, érdemes atmoszférikus diszperzió korrektort használni az amúgy rémes képminőség javítására.

Hogyan néznek ki a következő események? A bal oldalt fogyatkozásokat láthatunk (fentről lefelé: teljes, gyűrűs, részleges), míg jobb oldalt fedéseket (fentről lefelé: teljes, gyűrűs, részleges). Kép forrása: www.universetoday.com

A másik jelenség, melyet megfigyelhetünk a fogyatkozások mellett az úgynevezett okkultáció, vagy kölcsönös fedés. Ekkor nem a két hold és a Nap helyezkedik el egy vonalon, hanem a két hold és a Föld. Vagyis a két résztvevő hold korongja elfedi vagy érinti egymást. Természetesen ez is fényességcsökkenéssel jár a hátsó holdra nézve, valamint a Jupiternek átmenetileg csak három holdja lesz látható. Ebből fakadóan ezek az események is igen látványosak, –már kistávcsőben is – hiszen a fényességcsökkenés majd növekedés jól követhető. A következő félév kölcsönös fedéseit az alábbi táblázatban foglaltuk össze:

Dátum Kezdete Vége Δm Jupiter magassága Nap magassága Hold fázisa Ki kicsodát?
Március 15. 5h 37m 5h 47m 0,052 -4° 0,118 Io Ganymedest, Io kitakarja Ganymedes északi pólusát
Március 16. 7h 11m 7h 12m 0,003 19° 11° 0,181 Europa Iot, Europa kitakarja az Io északi pólusát, épp összeér a két korong
Március 18. 6h 7m 6h 12m 1,113 12° 0,298 Callisto Iot, teljesen kitakarja, Io eltűnik
Március 28. 6h 37m 6h 40m 0,169 13° 0,952 Europa Iot, Europa kitakarja az Io északi felét.
Május 15. 2h 25m 2h 42m 0,015 -19° 0,199 Ganymedes Iot, Ganymedes kitakarja Io északi pólusát, csak érinti a korongot.
Augusztus 2. 0h 0m 2h 5m 0,000 23° -23° 0,415 Ganymedes Europat, két órán át együtt mozognak, Europa nyugatra eső peremét takarja ki

Jól láthatóan érdemes a márciusiakat elcsípni, az év során többet már nem nagyon figyelhetünk meg. Pontosan kettőt láthatunk még, de azok kis fényességváltozással fognak járni, valamint a májusi gyakorlatilag megfigyelhetetlen 1°-os horizont feletti magassága miatt.

A leglátványosabb napok éppen közvetlen előttünk állnak! Három nap leforgása alatt három fogyatkozást és egy fedést figyelhetünk meg, ráadásul kettőt egy napon. A március 16-án hajnalban az elkövetkező két hónap leglátványosabb fogyatkozását figyelhetjük meg, ahogyan az Europa árnyéka hat percen keresztül az Iora vetül. Az Io fényessége jelentősen, 0,7 magnitúdóval csökken, vagyis fele annyi fény fog a szemünkbe érkezni róla, mint előtte és utána! Alig több mint egy órával később következik be az Europa és az Io találkozása, most az Europa halad el az Io előtt, saját árnyékát követve. Ugyan kis fényességcsökkenést tapasztalhatunk majd (0,3%), de a két égitest érinti egymást, ahogy az Europa kitakarja az Io északi pólusát.

Dupla randevú március 16-án. Először, a szimuláción 5:58:30”-kor az Europa árnyéka vetül az Io-ra, a teljes umbra a korongra kúszik. Egy bő órával később, 7:11:36-kor maga az Europa úszik be az Io korongja elé, érintve annak déli pólusát. A nagy nagyítású Winjupos szimuláción dél van felfelé, ahogy a távcsőben is látni fogjuk, a holdpáros a bolygó nyugati (bal) oldalán, két jupiterkorongnyira lesz.

Mindössze két nappal később lép be az Io a Callisto árnyékába. A következő két hónap legnagyobb fényességváltozásának lehetünk majd tanúi, ahogyan az Io 1,1 magnitúdót halványodik két perc leforgása alatt, majd gyorsan vissza is nyeri az eredeti állapotát.

A Nagy Testvér bekebelez. A Callisto teljesen eltakarja előlünk az Io korongját március 18-án. A nagy nagyítású Winjupos szimuláción látszik az Io elé kúszó Callisto, balról jobbra az 5:07:00 perckor, az 5:08:18 perckor és az 5:09:12 perckor látható fázisokkal. Dél felfelé látszik, akár a távcsőben, a holdpáros a Jupiter nyugati (bal) oldalán lesz, a bolygóhoz közel, fél jupiterkorongnyira.

A kölcsönös fedések nagy felbontású megfigyelése legalább olyan nehéz feladat, mint a fogyatkozásoké. Az egymást érintő, majd lassan összeolvadó holdkorongok látszólag tojás alakúvá egyesülnek, ahol az egymást takaró holdak eltérő színei ideális esetben megfigyelhetők a tojás két csúcsán. Ha a légkör nem teszi lehetővé a finom részletek megpillantását, akkor is érdemes próbálkozni, mert kisebb távcsővel és kisebb nagyításon is, az összeolvadás és a fénycsökkenés izgalmas látványnak ígérkezik. Az események pár perces rövidsége egy földi napfogyatkozással összemérhető. Így bár a távoli űrben, de átélhetjük és végig izgulhatjuk eme földönkívüli napfogyatkozások totalitásának életérzését. Menjünk ki hát megfigyelni ezeket a ritkán bekövetkező eseményeket és reménykedjünk a derült időben!

Szerző: Soós Benjamin, Tudományos segédmunkatárs / Bemutató csillagász 
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet / Svábhegyi Csillagvizsgáló

📸 A borítóképen: Képi szimuláció. A Nagy Testvér bekebelez. A Callisto teljesen eltakarja előlünk az Io korongját március 18-án. A nagy nagyítású Winjupos szimuláción látszik az Io elé kúszó Callisto, balról jobbra az 5:07:00 perckor, az 5:08:18 perckor és az 5:09:12 perckor látható fázisokkal. Dél felfelé látszik, akár a távcsőben, a holdpáros a Jupiter nyugati (bal) oldalán lesz, a bolygóhoz közel, fél jupiterkorongnyira.

Amennyiben tetszett cikkünk, feltétlenül olvasd el észleléssel kapcsolatban az alábbi rendkívül izgalmas olvasmányt, majd irány a távcső! 

Az intersztelláris tojásvadászat, avagy a tavaszi Messier-maraton