Nachdem der direkte Nachweis des IO-Torus Emission nicht möglich war, kam
von Friedhelm Dorst die Idee, dass es vielleicht in der Absorption vor Jupiter klappen könnte.
Dazu wurden nacheinader 2 Aufnahmen mit einem schmalbandigen HII- und SII-filter gemacht
und voneinander abgezogen. Die Linien liegen ausreichend dicht beieinander
um auf der Jupiterscheibe ähnliche Kontraste zu produzieren.
Im Differenzbild ist jedoch nichts klares zu erkennen.
Der Jupitermond Io besitzt eine starke vulkanische Aktivität. Der von ihm ausgestoßene
Schwefel bildet um Jupiter einen Torus, der jedoch sehr schwer direkt zu fotografieren ist.
In einem Interstellarum-Newsletter berichtete Daniel Fischer von den Versuchen
Scott Degenhardt et al. die dünnen Atmosphären von Io und Europa sowie den Io-Torus
durch gegenseitige Verfinsterungen der Monde nachzuweisen. Die Geometrie derartiger Ereignisse
ist alle 6 Jahre optimal, wenn wir auf die Kante des Jupitersystems blicken. 2012 erreichte die Achsneigung
von Jupiter den maximalen Wert von etwa 3 Grad.
Den Profis ist es gelungen mit einem 1 Nanometer-Filter auf der S-II-Linie
den IO-Torus direkt zu fotografieren. Die massgebliche Arbeit dazu ist
http://adsabs.harvard.edu/abs/1995ApJ...450..450S
Amateurseitig scheint es bislang keine Aufnahmen zu geben, was an den fehlenden Filtern liegen dürfte.
Doch in den letzten
Jahren ist es populär geworden, Gasnebel in der Hubblepalette zu fotografieren. Die
dazu angebotenen S-II Filter haben eine Halbwertsbreite von 8nm. Das ist 8 mal mehr als der
von den Profis verwendete Filter, dennoch wurde damit am 29.9.2012 ein erster Versuch gestartet.
Die vorhandene CCD hat am 80cm Spiegel fokal ein zu kleines Gesichtsfeld
um die Iobahn abzubilden. Es wurde daher mit einem Reducer gearbeitet. Leider
ist der Reducer nicht reflexfrei und auf der Io-Bahn lies sich nichts nachweisen.
Bei den S-II-Filtern handelt es sich um Interferenzfilter.
Nach einigem Nachdenken kam die Idee das es vielleicht gelingen könnte, mit 2 Filtern
die Halbwertsbreite zu verringern. Bei der Sonnenfotografie wird dieses Prinzip als Double-Stack bezeichnet.
Durch die Verdopplung der Schichten wird die Glockenkurve schmaler und steiler.
Ein Experiment mit 2 Filtern wurde am 28.1.2012 durchgeführt. Um radiale Strukturen zu identifizieren, wurden
Bildverarbeitungstechniken verwendet, die aus der Koronafotografie bei Sonnenfinsternissen bekannt sind.
Diesmal waren gleich mehrere verdächtige Streifen zu sehen, doch leider befand sich keine Struktur auf der Io-Bahn.
Offenbar ist immer noch zuviel Streulicht vom Jupiter im System und der schwache Io-Torus wird überstrahlt.
In der nächsten Runde wurde es mit einem Stack auf vier 8nm SII Filtern probiert.
Auf den Rohbildern vom 10.2.2012 war gleich eine höchst verdächtige Struktur zu sehen, die exakt den Erwartungen entsprach.
Leider hielt die Struktur einer genaueren Überprüfung nicht stand und entpuppte sich als Reflex.
Nach dem Überblenden mit einer Simulation aus einem Sternkartenprogramm hat die Aufhellung zwar genau den
richtigen Abstand, aber nicht den richtigen Positionswinkel.
Im nächsten Schritt wurde für Jupiter eine reflexfreie Zone im Bildfeld gesucht und eine neue Aufnahmeserie gestartet.
Am Summenbild wurde mit allerlei Bildverarbeitungstricks herumprozessiert, doch das Ergebnis ist: nichts.
Für den Moment sind die Ideen alle und das Versuch einer direkten Abbildung wurde zunächst
zu den Akten gelegt.
Auch wenn die direkte Abbildung vorläufig gescheitert ist, so ist doch der
indirekte Nachweis möglich.
Photometrisch nachweisbar ist die Verfinsterung von Io durch seinen eigenen Torus.
Nahe der maximalen Elongation ist die Säulendichte der Torusteilchen auf der Sichtlinie maximal.
Kurz vor der östlichen
und kurz nach der Westlichen Elongation sollte es ein kleines Minimum geben. Prognosen dazu gibt es unter:
http://scottysmightymini.com/JEE/ITTJEE.htm
Ein erster Nachweis dieses Effektes war 2010 möglich. Die Achsneigung war damals minimal und der Effekt erreichte 0,12 mag.
Für 2012 sollte bei maximaler Achsneigung nur eine halb so große Amplitude zu erwarten sein.
0,06 mag ist sehr wenig, doch die Monde sind sehr hell und einige Amateurmessungen von Exoplaneten
liegen im Bereich ähnlicher Amplituden.
Ein erster Versuch wurde am 21.9.2012 gestartet
Kurz vor dem Startzeitpunkt um 22:40 UT wurde mit der Messung begonnen.
Die Wetterbedingungen waren akzeptabel. Nur wenige Cirren
trübten den Blick, daher konnte das komplette Event gemessen werden.
Zum Zeitpunkt des vorhergesagten Minimums gab es auch in den Daten ein Minimum.
Für jeden Messpunkt wurden 100 Bilder je 5,7s gemittelt. Verwendet wurde
der 10 Zoll Refraktor der VSW München mit einem f/8 Reducer und einem 12nm Methanfilter.
Kurz nach dem Minimum gab es einen kräftigen Helligkeitsanstieg
von 0,02 mag.
Es kann jedoch nicht sicher gesagt werden, ob der Anstieg in dieser Höhe real ist,
da zu dieser Zeit die Kameraposition geändert wurde.
Möglicherweise ist die untere Kurve realistischer:
Insgesamt blieb die Amplitude hinter den Erwartungen zurück.
Dies könnte am langwelligen Methanfilter gelegen haben.
Er wurde verwendet um das Streulicht des Jupiters zu reduzieren,
das Seeing zu verbessern und den Einfluss des sich ändernden
Horizontabstandes (Airmass)zu kompensieren.
Bei 890nm wird das Licht jedoch weniger gestreut als im sichtbaren Licht.
Eventuell wäre in Zukunft ein Blaufilter die bessere Wahl.
Falls die Amplitude farbabhängig ist, könnte dies genutzt werden, um die Größe
der Teilchen im Torus zu bestimmen.
Die Amplitude könnte trotz der geringen Höhe real sein.
Eine Kontrollmessung von Ganymed gegen Europa zeigt
das die Messgenauigkeit bei etwa 0,01mag gelegen hat.
Der Wechsel der Kameraposition ist ein unkalkulierbarer Faktor.
Er verhinderte, dass die Monde links und rechts vom Jupiter gegeneinander gemessen werden konnten.
Westliche Elongation am 5.Oct.2012
Ein weiterer Versuch des Torus-Nachweis wurde am 5.10.2012 unternommen. Diesmal
wurde der 16 Zoll SC der Sternwarte München mit einem Reducer eingesetzt.
Wieder wurde ein Methanfilter verwendet und wieder
war die Amplitude unerwartet klein. Sie lag nur bei etwa 0,035 mag.
Zum Zeitpunkt der maximalen Elongation gab es einen kleinen Helligkeitseinbruch
der innerhalb weniger Minuten wieder verschwunden war. Danach setzte sich der
langsame Trend fort.
Diesmal handelte es sich um eine westliche Elongation.
Als Ursache kann man über mögliche Klumpungen des Torusmaterials durch das Jupitermagnetfeld spekulieren,
die sich als Tigerstreifen zeigen.
Zeitgleich wanderte Ganymed hinter dem Io-Torus hindurch, so das er ebenfalls von Helligkeitsänderungen
betroffen sein könnte.
Da sowohl Io als auch Ganymed Helligkeitsschwankungen aufweisen, bleibt nur Kallisto als Checkpoint. Kallisto kann
jedoch als Referenz nicht abgesichert werden, da eine Messung über Kreuz mit dem jupiternahen Mond Europa nicht möglich ist.
An der Kurve ist nicht nur der hügelige Verlauf in der ersten Hälfte sondern auch der
gleichförmige Bereich zwischen JD.530 und JD.570 interessant. Das spricht gegen einen systembedingten Fehler.
Der Projektorganisator Scotty Degenhard analysierte die Daten und konnte sie mit
den theoretischen Prognosen abgleichen. Er sieht eine gute Übereinstimmung und sendete einen sehr positiven Brief.
Seine Arbeit zu dem Thema gibt es als PDF unter:
IoTorusJEE_Discussion2014-Mar-08.pdf
Jupiter wird vom Mond verfinstert 15.7.2012
Jupiter 2011 Teil 1
Jupiter 2011 Teil 2
Jupiter 2011 Teil 3
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