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Oppositionseffekte, Rotationseffekte und Ringe im Uranussystem 2012



2011 wurde der Oppositionseffekt im Uranussystem untersucht und es gelang nach jahrelangen rumprobieren endlich die Uranusringe zu fotografieren. Zum Oppositionszeitpunkt war damals der Himmel klar und das Seeing perfekt. In der Oppositionswoche 2012 gab es erneut sehr gute Bedingungen und so die Chance die Messungen zu wiederholen!
Zwischen dem 21.9.2012 und dem 23.1.2013 entstanden 8 Belichtungsreihen. Zwischen der Messung vom 8.11.2012 und 23.1.2013 gab es jedoch keine signifikante Helligkeitsänderung, so das nur 7 Messungen ausgewertet wurden. Der Oppositionstag sollte am 29.9.2012 sein. Der Planet bewegt sich am irdischen Himmel etwa ein Grad pro Tag.
Das die Uranusmonde einen sehr starken Oppositionseffekt besitzen ist bekannt (1). Die geringe Neigung des Planeten gegen die Ekliptik erleichtert den Nachweis.

Die folgende Grafik zeigt die Lage von Uranus relativ zum Erdschatten in der Oppositionsnacht.
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Die Aufnahmen entstanden am 80cm f/10 Spiegel der VSW München mit einer gekühlten CCD und einem 50nm Methanbandfilter. Im Methanband ist Uranus ausreichend dunkel um als Referenzquelle zu dienen. Der Gasplanet selbst ist vom Oppositionseffekt nicht betroffen.
Jede Belichtungsreihe wurde je zweimal mit unterschiedlicher Apparatur gemessen und ein Mittelwert gebildet. Der Mittelwert für jeden Mond wurde in eine Grafik mit den Mondpositionen eingetragen.


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Wenn man die Messwerte der 4 Monde mittelt ergibt sich die folgende Kurve
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In der Nacht vom 30. scheint es einen Oppositionseffekt von etwa 0,3mag gegeben zu haben. Der 2.10. ist der Messpunkt mit dem größten Ausschlag.
8 Tage vor der Opposition (am 21.) und 6 Tage nach der Opposition (am 5.) ist ein Rückgang von 0,3mag zu verzeichnen. Bis zum 18.10. gibt es dann kaum noch eine Veränderung. Vom 18.10 bis 8.11. fällt die Helligkeit nochmal um 0,5mag. Hier könnte vielleicht der Phaseneffekt eine Rolle spielen. Allerdings gibt es vom 8.11.2012 bis zum 23.1.2013 kleinen weiteren Abfall, sondern eher wieder eine Steigerung. Innerhalb +-Woche wurde also ein Oppositionseffekt von etwa 0,3 mag gemessen. Wenn man den Zeitraum auf mehr als 5 Wochen ausdehnt, scheint auch mehr möglich zu sein. Jedoch sollte die einzelne Messung vom 8.1. auch nicht überinterpretiert werden. Für eine klare Aussage ist ein Punkt zu wenig.
Dies ist auch an dem seltsamen Einbruch vom 28.9. zu sehen, für den keine Erklärung gefunden wurde. Es scheint an der kompletten Messung zu liegen und nicht an dem Ausreißer eines einzelnen Mondes. Eine Erklärung mit einem Rotationslichtwechsel wäre daher unwahrscheinlich. Falls ein Messfehler vorliegt, würde es Sinn machen, diesen Wert zu ignorieren.
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Unter der Annahme das alle Monde vom Oppositionseffekt gleichermaßen betroffen sind, kann man die Messreihen auch verwenden um Rotationslichtwechsel nachzuweisen. Dabei wird nicht mit der absoluten Helligkeit sondern mit relativen Helligkeiten gearbeitet. Das ist genauer.
Der Mond Oberon hatte glücklicherweise bei 3 Messungen eine ähnliche Position, so das er gut als Eichpunkt verwendet werden konnte.
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Bei der folgenden Grafik sind die weißen Punkte direkt gegen Oberon gemessen. Bei den gelben Punkten erfolgte die Messung indirekt über einen der weißen Punkte. Die roten Werte sind am ungenauesten. Sie wurden über die gelben Punkte gemessen.
Die Messpunkte sind gut gestreut. Dadurch sind die Bahnen gut abgedeckt, aber die einzelnen Punkte schlecht zu überprüfen.
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Wenn man sich die Messpunkte genau anschaut fällt auf, dass sich die Minimal- und Maximalwerte auf der Bahn meist um 180 Grad versetzt befinden. Dies spricht für einen realen Effekt. Bei der folgenden Grafik wurde versucht die hellen und die schwachen Bahnabschnitte zu markieren.
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Die Verteilung der hellen und der schwachen Bahnabschnitte ist etwas unerwartet. Bei fast allen Monden im Sonnensystem ist die Westliche Elongation heller als die östliche Elongation, da in Fahrtrichtung mehr dunkle Staubteilchen und Meteoriten einschlagen. Bei Uranus ist keine Einheitlichkeit zu sehen.





Bei der Ringfotografie war 2011 der Knoten durchschlagen und bei der Abbildung der Uranusring entwickelt sich langsam eine Routine. Ein Foto vom 2. auf den 3.10. zeigt den Ring erneut deutlich.
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(1) Brown R.H. / Cruikshank, D. P. : The Uranian satellites - Surface compositions and opposition brightness surges
Uranus 2011
Uranus 2006
Uranus 2008