Η ανάγκη συνεργασίας Επαγγελματιών-Ερασιτεχνών στην παρατήρηση των αέριων γιγάντων

Transcript

1 Η ανάγκη συνεργασίας Επαγγελματιών-Ερασιτεχνών στην παρατήρηση των αέριων γιγάντων 8 Πανελλήνιο Συνέδριο Ερασιτεχνικής Αστρονομίας, Θάσος Οκτωβρίου 2013 Eμμανουήλ Kαρδάσης (1), Γρηγόρης Μαραβέλιας (1,2), Απόστολος Χρήστου (3), Padma Yanamandra-Fisher (4), Glenn Orton (5), John H. Rogers (6,7), Michel Jacquesson (7), Marc Delcroix (8) (1) Σύλλογος Ερασιτεχνικής Ερασιτεχνικής (Aθήνα), (2) Πανεπιστήμιο Κρήτης (Ηράκλειο), (3) Armagh Observatory (Armagh, UK), (4) Space Science Institute (Rancho Cucomonga,CA, USA), (5) Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology (Pasadena,CA, USA), (6) British Astronomical Association (London, UK), (7) JUPOS team, (8) Societe Astronomique de France (Paris, France) Περίληψη Η παρατήρηση των αέριων πλανητών είναι υψηλού επιστημονικού ενδιαφέροντος. Παρά το γεγονός ότι υπήρξαν στόχοι των διαφόρων διαστημικών αποστολών, η ανάγκη για συνεχείς επίγειες παρατηρήσεις παραμένει. Οι ατμόσφαιρες τους παρουσιάζουν μια ιδιαίτερα δυναμική και ταχέως εξελισσόμενη συμπεριφορά όπου η διαθεσιμότητα των επαγγελματικών τηλεσκοπίων δεν είναι αρκετή για να τις παρακολουθήσει. Από την άλλη πλευρά, πολλοί ερασιτέχνες με μικρά τηλεσκόπια (με τυπικές διαμέτρους από εκ) και επαρκή σύγχρονο εξοπλισμό και λογισμικό μπορούν να παρακολουθήσουν αυτές τις αλλαγές καθημερινά (εντός του εύρους nm). Οι παρατηρήσεις τους και οι καταγραφές τους είναι συνεχείς και δεν είναι ασυνήθιστο να κινητοποιήσουν επαγγελματικές παρατηρήσεις σε περιπτώσεις εξαιρετικά σπάνιων και σημαντικών γεγονότων. Οι ερασιτέχνες είναι σε θέση να καταγράφουν τη δομή και την εξέλιξη των ατμοσφαιρικών χαρακτηριστικών, όπως διαταραχές μεγάλης κλίμακας, δίνες, καταιγίδες και πολλά άλλα φαινόμενα. Η φωτομετρική παρακολούθηση αστρικών αποκρύψεων από τους πλανήτες μπορεί να αποκαλύψει χωρικές/χρονικές ατμοσφαιρικές διαφοροποιήσεις. Επιπλέον, η συνεχής ερασιτεχνική παρακολούθηση οδήγησε στην ανακάλυψη προσκρούσεων μετεωρειδών (fireballs) στην ατμόσφαιρα του Δία, οι οποίες παρέχουν πληροφορίες όχι μόνο για την βαρυτική επίδραση του πλανήτη αλλά και για τις ιδιότητες των προσκρουόντων σωμάτων. Έτσι, ο συντονισμός και η επικοινωνία μεταξύ των επαγγελματιών και των ερασιτεχνών κρίνεται ιδιαίτερα σημαντική. Παρουσιάζουμε παραδείγματα τέτοιων συνεργασιών όπου: α) οργανώνουν συστηματικές παρατηρήσεις και βάσεις δεδομένων σε διαφορετικά μήκη κύματος, β) εξετάζουν τη μεταβλητότητα των ατμοσφαιρικών χαρακτηριστικών του Δία (ομάδα JUPOS) και του Κρόνου, γ) παρέχουν με βάση επαγγελματικές και κυρίως ερασιτεχνικές παρατηρήσεις από τη Γη, την αναγκαία χωρική και χρονική ανάλυση των χαρακτηριστικών που θα παρατηρηθούν από την αποστολή Juno, δ) διερευνούν τις βίντεο-παρατηρήσεις του Δία για να ανιχνεύσουν προσκρούσεις μικρών αντικειμένων, ε) οργανώνουν εκστρατείες παρατήρησης αποκρύψεων. 1. Εισαγωγή Οι επαγγελματίες αστρονόμοι έχουν μακροπρόθεσμα προγράμματα παρατήρησης των γιγαντιαίων πλανητών, με πολλά τηλεσκόπια (NASA/InfraRed Telescope Facility, IRTF; NOAJ/Subaru, 1

2 ESA/VLT, Pic du Midi και άλλα). Ερασιτέχνες για δεκαετίες παρέχουν παρατηρήσεις (σχέδια, φωτογραφίες σε φίλμ, CCD εικόνες) και αναφορές για φαινόμενα του Δία και του Κρόνου. Επιπλέον, παρέχουν χρήσιμα CCD φωτομετρικά στοιχεία σε ειδικά φαινόμενα, όπως οι αποκρύψεις των αστέρων από τους γιγάντιους πλανήτες, με αποτέλεσμα να αναλύουν τις ατμόσφαιρες τους. Κατά την τελευταία μισή δεκαετία, οι παρατηρούμενες προσκρούσεις στον Δία έχουν ανοίξει ένα νέο αντικείμενο έρευνας που σχετίζεται με τις ατμόσφαιρες τους και την εξέλιξη του Ήλιακού συστήματος. Επαγγελματίες και ερασιτέχνες αστρονόμοι έχουν κοινό στόχο την κατανόηση των ατμοσφαιρών των γιγάντιων πλανητών. Παρακάτω παρουσιάζουμε ορισμένα πεδία συνεργασίας τους που εδώ και πολλά χρόνια είναι ενεργή και κάποια πρόσφατα προγράμματα που απαιτείται περισσότερη προσπάθεια και από τις δύο κοινότητες. 2. Πεδία συνεργασίας επαγγελματιών-ερασιτεχνών 2.1 Συστηματικές παρατηρήσεις σε διαφορετικά μήκη κύματος και βάσεις δεδομένων Ο Δίας και ο Κρόνος έχουν παρατηρηθεί για πάνω από έναν αιώνα. Υπάρχουν ιστορικά στοιχεία αυτών των παρατηρήσεων σε δημοσιεύσεις, οι περισσότερες εκ των οποίων είναι από τις BAA [1], ALPO [2], ALPO Japan [3] και SAF [4]. Τα τελευταία χρόνια οι παρατηρήσεις των ερασιτεχνών είναι υψηλής ανάλυσης, ως αποτέλεσμα τις προόδου της τεχνολογίας. Δεδομένου ότι οι παρατηρήσεις από τη Γή και από τα διαστημικά οχήματα παρέχουν ένα μεγάλο αριθμό δεδομένων, αυτές αλληλεπιδρούν - συγκρίνονται με τις ερασιτεχνικές για πολλούς λόγους όπως: συμπληρωματική κάλυψη των επαγγελματικών παρατηρήσεων στο κοντινό υπέρυθρο φάσμα (Εικ. 11), διαρκής παρακολούθηση στο φάσμα nm, ανεξάρτητη επαλήθευση και επιβεβαίωση για τις παρατηρήσεις τους και (σε πολλές περιπτώσεις) παροχή πληροφοριών και προειδοποιήσεων για ειδικά γεγονότα. Τα πιο συνηθισμένα φίλτρα που χρησιμοποιούνται από τους ερασιτέχνες είναι τα φίλτρα RGB η σύνθεση των οποίων οδηγεί σε έγχρωμες εικόνες. Επιπλέον χρησιμοποιούνται υπέρυθρα φίλτρα (ΙR nm και το 892nm CH4 (μεθάνιο) φίλτρο που παρέχει πληροφορίες για το ύυψος των νεφών) και σπανιότερα φίλτρα υπεριώδους (UV;Σχήμα 1). Για τον Κρόνο, το φίλτρο διέλευσης 610nm + είναι πολύ χρήσιμο για τον εντοπισμό κηλίδων στον Κρόνο. Η ανάγκη για διεθνείς βάσεις δεδομένων που φιλοξενούν αυτό το τεράστιο αριθμό των παρατηρήσεων σε παγκόσμιο επίπεδο έχει εκπληρωθεί κυρίως από τις βάσεις δεδομένων : την επαγγελματική IOPW-PVOL [5] και την ερασιτεχνική Alpo-Japan [3]. Μια πιο ειδική βάση δεδομένων με παρατηρήσεις της θέσης των χαρακτηριστικών παρέχεται από την ομάδα JUPOS [6] Eικόνα 1: Μια σειρά από εικόνες που απεικονίζουν τον Δία, σε διαφορετικά φάσματα ( Ε. Καρδάσης, ο νότος επάνω) 2.2 Εξέταση της μεταβλητότητας των χαρακτηριστικών της ανώτερης ατμόσφαιρας 2

3 Η συνεχώς μεταβαλλόμενη ατμόσφαιρα του Δία και του Κρόνου παρουσιάζει πάρα πολλούς χαρακτηριστικούς σχηματισμούς (ειδικά του Δία) και ως εκ τούτου, απαιτεί συνεχή και μακροχρόνια κάλυψη. Οι κλιματικοί κύκλοι μεγάλης κλίμακας που παρουσιάζονται διαρκούν αρκετά έτη (Εικ. 2). Ο χρόνος που μπορούν να διαθέσουν τα επαγγελματικά τηλεσκόπια δεν επαρκεί για την παρακολούθησή τους και μόνο οι ερασιτέχνες αστρονόμοι μπορούν να προσφέρουν συνεχείς παρατηρήσεις κατά τη διάρκεια πολλών ετών. Επιπλέον, το WinJUPOS [6] είναι ένα πάρα πολύ καλό πλανητικό εργαλείο που έχει αναπτυχθεί από τον Grischa Hahn. Μεταξύ των διάφορων εφαρμογών επιτρέπει την κατασκευή παγκόσμιων χαρτών, τη μέτρηση των θέσεων των χαρακτηριστικών των νεφών, την ανάλυσή τους σε διαγράμματα ολίσθησης και την εξέταση της κίνησής τους με το πέρασμα του χρόνου. Εικόνα 2: Αλλαγές στις ταινίες του Δία, το , από χάρτες στο ορατό φάσμα. Οι χάρτες κυλινδρικής προβολής που προκύπτουν από το WinJUPOS είναι ευθυγραμμισμένοι για να φανούν οι αλλαγές στο γεωγραφικό πλάτος που παρουσιάζουν οι ταινίες. Το σχήμα απεικονίζει καλά τις κύριες αλλαγές στις ταινίες και τις ζώνες μέσα σε λίγα χρόνια [7] (ο Νότος είναι επάνω) Εξέλιξη της ατμόσφαιρας του Δία- Η ομάδα JUPOS Η ομάδα JUPOS αποτελείται από λίγους Ευρωπαίους ερασιτέχνες, με επικεφαλής τον Hans-Jörg Mettig. Η ομάδα χρησιμοποιεί τις παρατηρήσεις από ερασιτέχνες αστρονόμους από όλο τον κόσμο και το λογισμικό WinJUPOS για να παρακολουθήσει με πολλούς τρόπους την εξέλιξη του Δία [6]. Μετρήσεις των θέσεων (διογραφικό μήκος / πλάτος) όλων των ευδιάκριτων σχηματισμών γίνονται στην εικόνα και καταγράφονται σε μια βάση δεδομένων (Εικ. 3). Εικόνα 3: Οι μικροί λευκοί σταυροί στον πλανήτη υποδεικνύουν τα σημεία που μετρώνται. Αριστερά, το αρχείο δεδομένων που περιέχει τις μετρήσεις αυτές. Εικόνα από τον Damian Peach. (ο Νότος είναι επάνω) Η βάση δεδομένων χρησιμοποιείται αρχικά για την παραγωγή διαγραμμάτων ολίσθησης, τα οποία είναι γραφικές παραστάσεις που δείχνουν τις κινήσεις των κηλίδων στον άξονα του χρόνου για ένα δεδομένο εύρος διογραφικού πλάτους (Εικ. 4) ή ένα συγκεκριμένο αντικείμενο (Εικ.5). 3

4 Εικόνα 4: Λευκές Οβάλ Κηλίδες (κόκκινες κουκκίδες) και σκοτεινές κηλίδες (σκούρες κουκκίδες) στην SSTB (Νότια νότια εύκρατη ταινία) κατά την περίοδο από την ομάδα JUPOS. Κάθε κουκκίδα είναι μια μέτρηση θέσης ενός χαρακτηριστικού. Συχνές και διαρκείς παρατηρήσεις απαιτούνται για την παρακολούθηση με μεγάλη λεπτομέρεια της κίνησης και του ρυθμού ολίσθησης (της ταχύτητας) των μετεωρολογικών σχηματισμών. Εικόνα 5: Η Μεγάλη Κόκκινη Κηλίδα (GRS) είναι η μεγαλύτερη δίνη με μεταβλητό κοκκινωπό χρώμα. Η συνεισφορά ερασιτεχνών στη μελέτη αυτής της δίνης είναι εκτεταμένη. Αριστερό πλαίσιο: Ένα διάγραμμα ολίσθησης της Μεγάλης Κόκκινης Κηλίδας (GRS) από την ομάδα JUPOS. Σε αυτό το διάγραμμα μπορούμε να δούμε μέρος του ιστορικού του ρυθμού ολίσθησης και μεταβολής μήκους, μαζί με τη διάρκειας 90 μερών ταλάντωση ζώνης [8], [9]. Επάνω πλαίσιο: Μια εικόνα της GRS στις 13 Οκτωβρίου 2011 από τον Ε.Καρδάση (ο Νότος είναι Πάνω). Κάτω πλαίσιο: Διάγραμμα που δείχνει τη μείωση της εσωτερικής περιόδου περιστροφής της GRS από παρατηρήσεις από το διάστημα και από επίγειες ερασιτεχνικές παρατηρήσεις από τον J. Rogers [10] 4

5 Έπειτα, αν οι κινήσεις δεν είναι πολύ ακανόνιστες και οι μετρήσεις είναι αρκετές σε αριθμό, τα διαγράμματα επιτρέπουν τον υπολογισμό του ρυθμού ολίσθησης κάθε κηλίδας ως προς ένα σύστημα περιστροφής (Εικ. 6), και την παρακολούθηση των αλλαγών στην ταχύτητα συναρτήσει της μορφολογίας. Είναι πλέον δυνατός ακόμη και ο υπολογισμός του προφίλ ανέμου των ζωνών ολόκληρου του Δία [11]. Εικόνα 6: Αποτελέσματα υπολογισμού ολίσθησης (ταχύτητας) Τέλος, από εικόνες που ελήφθησαν σε διάστημα όχι άνω των δύο-τριών ημερών είναι δυνατό να προκύψει ένας χάρτης του Δία, δίνοντας μια ολοκληρωμένη εικόνα του πλανήτη σε μια συγκεκριμένη ημερομηνία (Εικ. 7). Διάστημα μεγαλύτερο απο 2-3 ημέρες θα παρουσιάζει ανακρίβειες λόγω: (i) της διαφορά των περιόδων περιστροφής μεταξύ του ισημερινού και άλλων γεωγραφικών πλατών, και (ii) της ταχείας εξέλιξης ορισμένων χαρακτηριστικών σε πολύ ενεργές περιοχές.. Εικόνα 7: Χάρτης του Δία κατά τις Ιανουαρίου Έχει προκύψει από ξεχωριστές παρατηρήσεις του πλανήτη με τη χρήση του λογισμικού WinJupos. Επάνω πλαίσιο: Χάρτης με χρήση φίλτρου μεθανίου CH4 892nm που αποκαλύπτει πληροφορίες για το υψόμετρο των νεφών (πιο λαμπρές περιοχές αποτελούν σχηματισμούς σε μεγαλύτερο ύψος.), Κάτω πλαίσιο: Χάρτης στο οπτικό μήκος κύματος με φίλτρα RGB. Δεξί πλαίσιο: Νότιες και Βόρειες πολικές προβολές του πλανήτη (εικόνες και χάρτης του E. Καρδάση) [12] (ο Νότος είναι Πάνω) 5

6 Τα αποτελέσματα χρησιμοποιούνται από τον John Rogers για τη συγγραφή συστηματικών αναφορών για την ατμόσφαιρα του πλανήτη [13]. Οι αναφορές αναλύουν τα γεγονότα στον πλανήτη, προκειμένου να διατηρηθεί μια συνεχής καταγραφή της εξέλιξης και να ανακαλυφθούν νέα ενδιαφέροντα φαινόμενα που θα είναι άξια επαγγελματικής έρευνας. Επιπλέον, οι προβλέψεις των θέσεων των χαρακτηριστικών παρέχονται μαζί με εκτιμήσεις των πιθανών αποτελεσμάτων των συνεχών διαταραχών. Οι αναφορές παρέχουν λεπτομερείς περιγραφές αυτών των φαινομέων και συνθέσεις ερασιτεχνικών εικόνων από όλο τον κόσμο. Χαρακτηριστικά φαινόμενα αποτελούν τα μόνιμα ρεύματα (jets), οι κύριες πλανητικής κλίμακας διαταραχές, οι δίνες, τα κύματα, καθώς και εφήμερα γεγονότα όπως οι προσκρούσεις (impacts). Τα ρεύματα αποτελούν το θεμελιώδες αντικείμενο της ατμόσφαιρας του Δία. Μέχρι πρόσφατα μόνο διαστημικές συσκευές ήταν σε θέση να τα παρατηρήσουν με κάθε λεπτομέρεια. Ωστόσο, οι ερασιτεχνικές παρατηρήσεις μπορούν πλέον να αποκαλύψουν τις μέγιστες ταχύτητες των κύριων ρευμάτων και μεταβολές στο εσωτερικό τους που μέχρι εκείνη τη στιγμή ήταν άγνωστες [14, 15], ορισμένες από τις οποίες έχουν αποτελέσει το αντικείμενο της συνεργασίας επαγγελματιώνερασιτεχνών [16]. Τα πιο εντυπωσιακά φαινόμενα περιλαμβάνουν τη συρρίκνωση, την εξασθένιση ή ακόμη την ολική εξαφάνιση και την επακόλουθη βίαιη επανεμφάνιση της Νότιας Ισημερινής Ταινίας (SEB), της Βόρειας Εύκρατης Ταινίας (NTB), και της Βόρειας Ισημερινή Ταινίας (NEB) [17]. Μετά από πολλά χρόνια, τέτοιες διαταραχές επανήλθαν πρόσφατα, με την επανεμφάνιση της SEB το 2007 και το 2010, της NTB το 2007 και το 2012 (ανακάλυψη από τον Ε. Καρδάση), καθώς και της ΝΕΒ το 2012 (όλες λεπτομερώς αναλυμένες στην ιστοσελίδα της BAA [13], μια σχετική μελέτη επαγγελματιώνερασιτεχνών υπάρχει στο [15]). Ιστορικά αυτές οι διαταραχές έχουν εμφανιστεί να είναι ανόμοιες, με τις βίαιες διαταραχές να ξεκινούν από την εμφάνιση μιας έντονης τοπικής καταιγίδας στην SEB, ή ενός ταχέως κινούμενου ρεύματος στο σημείο της «έκρηξης» της NTB, ή μιας πιο εκτεταμένης διαταραχής στην NEB. Ωστόσο, οι πρόσφατες μελέτες επαγγελματιών-ερασιτεχνών συγκλίνουν στην παρατήρηση ότι καθένα από αυτές τις "εκρήξεις" έχει μια παρόμοια προέλευση [18, 19]. Ένα άλυτο μυστήριο είναι γιατί οι κύκλοι της SEB και της NTB συχνά συμβαίνουν μέσα στο ίδιο έτος παράλληλα με εντυπωσιακούς χρωματισμούς στην ισημερινή ζώνη, περιλαμβάνοντας και μια «αναταραχή» σε όλο το Δία [17, 20]. Οι στρόβιλοι, με πιο γνωστά τα αντικυκλωνικά οβάλ, επίσης παρατηρούνται από την γέννηση και καθ' όλη τη διάρκεια της εξέλιξής τους στο σχήμα, το χρώμα και την ταχύτητα. Ο μεγαλύτερος από αυτούς είναι η Μεγάλη Κόκκινη Κηλίδα (GRS), η οποία παρατηρείται από ερασιτέχνες για πάνω από 180 χρόνια. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου έχει συρρικνωθεί κατά 50% του αρχικού μεγέθους της, έχει αλληλεπιδράσει με πολλούς σχηματισμούς και κηλίδες, και έχει αλλάξει το ρυθμό ολίσθησης της. Επιπλέον, τις τελευταίες δεκαετίες η εσωτερική περίοδος περιστροφής της έχει μειωθεί [11]. Παρ 'όλα αυτά έχει διατηρήσει σταθερή μια περίοδο ταλάντωσης 90 μερών (Εικ. 5) [8,9,18]. Στην STZ, ερασιτέχνες παρακολούθησαν μακρόβια λευκά οβάλ που συγχωνεύθηκαν κατά την περίοδο για να σχηματίσουν το ενιαίο μεγάλο οβάλ BA, το οποίο έγινε κόκκινο το Δεδομένα του JUPOS έχουν αποκαλύψει πώς η κίνησή του επηρεάζεται από τμήματα της STB που προσπίπτουν σε αυτό [17]. Άλλα μακρόβια λευκά οβάλ περιλαμβάνουν μια καλά καθορισμένη σειρά στην SSTΒ, της οποίας την μεταβαλλόμενη κίνηση κατά την περίοδο μπορεί να δει κανείς στην Εικόνα 4. Μερικές φορές οι στρόβιλοι αλληλεπιδρούν, όπως και τα δύο NEBn οβάλ που φαίνονται στην Εικόνα 8, τα οποία καταγράφηκαν λεπτομερώς από ερασιτέχνες [21]. Πρόσφατα, ανάλυση της ομάδας JUPOS αποκάλυψε ότι τα αντικυκλωνικά οβάλ στην NNTZ μπορούν επίσης να παρακολουθούνται κατά τη διάρκεια αρκετών ετών, παρά τις μεγάλες αλλαγές στο ρυθμό ολίσθησής τους. Ένα από αυτά είναι η μακρόβια Μικρή Ερυθρά Κηλίδα (LRS, Εικ. 9) [22]. 6

7 Εικόνα 8: Αλληλεπίδραση των NEBn οβάλ A & Z στις 16º Β στις αρχές του 2013 (οι Ελληνικές παρατηρήσεις, μέρος μιας μεγαλύτερης σύνθεσης της αναφοράς No από τον J. Rogers [21] (ο Νότος είναι επάνω) 7

8 Εικόνα. 9: Διάγραμμα ολίσθησης της ομάδας JUPOS από τον John Rogers που απεικονίζει αντικυκλωνικά οβάλ στο Βόρειο Βόρειο Εύκρατο Ρεύμα (+39 έως +42 ) [19]. Ένα κόκκινο οβάλ (LRS-1) προσδιορίστηκε ότι διαρκεί περισσότερο από 15 χρόνια, με αλλαγές στην εμφάνιση και το ρυθμό ολίσθησης του οι οποίες θα καθιστούσαν αδύνατη την παρακολούθηση από μη συχνές επαγγελματικές παρατηρήσεις. Λευκά οβάλ (WS) επίσης παρακολουθήθηκαν κατά τη διάρκεια αρκετών ετών[22]. 8

9 2.2.2 Εξέλιξη της ατμόσφαιρας του Κρόνου Από την άφιξη της διαστημοσυσκευής Cassini το 2004, ξεκίνησε μια γόνιμη συνεργασία ανάμεσα σε επαγγελματίες και ερασιτέχνες αστρονόμους στη μελέτη της ατμόσφαιρας του πλανήτη. Η διαστημοσυσκευή έκανε συστηματικές παρατηρήσεις «Ηλεκτροστατικών Αποφορτίσεων του Κρόνου» (ΗΑΚ; αστραπές στα ραδιοκύματα) χρησιμοποιώντας τον Ανιχνευτή Ραδιοκυμάτων και Πλάσματος. Οι παρατηρήσεις αυτές είναι χαμηλής ανάλυσης, οπότε εικόνες ερασιτεχνών στο οπτικό φάσμα χρησιμοποιήθηκαν συστηματικά για την εύρεση των λευκών κηλίδων, πηγών των ΗΑΚ. Επιπλέον, οι ερασιτέχνες χρησιμοποιώντας ειδικές μεθόδους ανάλυσης, και με δεδομένη την υψηλή ποιότητα καθώς και το μεγάλο αριθμό των παρατηρήσεων τα τελευταία χρόνια, μπόρεσαν να υπολογίσουν τους ρυθμούς ολίσθησης και να παρακολουθήσουν την εξέλιξη της μορφολογίας των λευκών κηλίδων[23],[24]. Με την εμφάνιση της «Μεγάλης Λευκής Κηλίδας (ΜΛΚ)» το Δεκέμβρη του 2010, οι ερασιτέχνες συμμετείχαν ενεργά στην επιστημονική μελέτη αυτού του σπουδαίου γεγονότος ( Εικόνα 10) καθ' όλη τη διάρκειά του [25], [26]. Το φαινόμενο αυτό συμβαίνει μια φορά ανά έτος Κρόνου (30 Γήινα χρόνια). Η εργασία τους πάνω σε περισσότερες από 100 κηλίδες συνέβαλλε ακόμη και στη μελέτη του προφίλ των ανέμων του Κρόνου γύρω από την περιοχή της ΜΛΚ [27]. Εικόνα. 10: Σύνθεση εικόνων και διάγραμμα ολίσθησης της εξέλιξης της Μεγάλης Λευκής Κηλίδας (ΜΛΚ.). Οι εικόνες προέρχονται από ερασιτέχνες και τη διαστημοσυσκευή Cassini (M.Delcroix; (ο Νότος είναι επάνω) 9

10 2.3 Επίγεια υποστήριξη διαστημικών αποστολών Η συνεργασία μεταξύ ερασιτεχνών και επαγγελματιών αστρονόμων είναι επίσης γόνιμη στην υποστήριξη των αποστολών διαστημικών σκαφών, όπως οι αποστολές για τον Δία (Galileo) και τον Κρόνο (Cassini). Πιο συγκεκριμένα στην αποστολή Galileo σε μια δυσλειτουργία ανάπτυξης της κεραίας υψηλής απολαβής, η επιστημονική ομάδα του είχε να αντιμετωπίσει ένα εξαιρετικά μειωμένο ρυθμό μετάδοσης δεδομένων. Η Ομάδα Εργασίας της Ατμόσφαιρας του Galileo (Atmospheric Working Group - AWG) είχε αποφασίσει ότι για την αποτελεσματικότερη παραγωγή επιστημονικής γνώσης, θα γινόταν στόχευση και καταγραφή ειδικών ατμοσφαιρικών χαρακτηριστικών από όλα τα όργανα τηλεπισκόπησης ταυτόχρονα, από το υπεριώδες μέχρι το θερμικό υπέρυθρο. Επειδή η σκόπευση τους έπρεπε να αναπτυχθεί μήνες πριν την αποστολή για να προγραμματιστεί στη μνήμη του διαστημόπλοιου, ήταν σημαντική η πρόβλεψη της θέσης των ατμοσφαιρικών χαρακτηριστικών κατά την προγραμματισμένη ώρα των παρατηρήσεων. Εν μέρει το έργο αυτό πραγματοποιήθηκε από ένα πρόγραμμα που συστηματικά παρακολουθεί ατμοσφαιρικά χαρακτηριστικά σε μια σειρά από μήκη κύματος στο εγγύς υπέρυθρο με το Infrared Telescope Facility (IRTF) της NASA στην κορυφή του Mauna Kea στη Χαβάη. Κάποια χαρακτηριστικά δεν ήταν διακριτά στο εγγύς υπέρυθρο και για το σκοπό αυτό, η αποστολή στηρίχθηκε σε παρατηρήσεις από ερασιτέχνες. Ερασιτεχνικές παρατηρήσεις χρησιμοποιήθηκαν επίσης για την επαλήθευση των αποτελεσμάτων από το πρόγραμμα IRTF της NASA [28]. Οι εργασίες σκόπευσης του διαστημικού σκάφους Cassini δεν ήταν τόσο δύσκολες. Απλές παρατηρήσεις έγιναν και εξακολουθούν να γίνονται από πολλά όργανα. Παρ' όλα αυτά, οι ερασιτεχνικές παρατηρήσεις του Κρόνου έχουν παίξει σημαντικό ρόλο. Το διαστημικό σκάφος είναι συχνά σε μια ιδιαίτερα κεκλιμένη τροχιά και - σε γενικές γραμμές - τα όργανα τηλεπισκόπησης του δεν μπορούν να "βλέπουν" όλο τον πλανήτη ταυτόχρονα. Έτσι η επιστημονική ομάδα του Cassini επαφίεται στην ερασιτεχνική κοινότητα για ενημέρωση στα ταχέως εξελισσόμενα χαρακτηριστικά στην ατμόσφαιρα του Κρόνου. Ένα πολύ καλό παράδειγμα ήταν η ανίχνευση μιας έκρηξης ραδιοσήματος που είχε συσχετιστεί με μια φωτεινή κηλίδα («Μεγάλη Λευκή Κηλίδα» βλέπε Παράγραφο 2.2.2) στον Κρόνο που ανιχνεύτηκε σε μια ερασιτεχνική εικόνα του πλανήτη. Αυτή ήταν η αρχή της μεγάλης καταιγίδας του βόρειου ημισφαίριου το Τα απομεινάρια αυτής της καταιγίδας εξακολουθούν να παρακολουθούνται από επαγγελματίες και ερασιτέχνες παρατηρητές [29]. Η επιστημονική ομάδα της αποστολής Juno έχει ανοικτό κάλεσμα για επίγειες παρατηρήσεις κατά τη διάρκεια των τηλεπισκοπικών τροχιών του το Με αυτό τον τρόπο και οι ερασιτεχνικές παρατηρήσεις θα παρέχουν σχετιζόμενες χωρικές πληροφορίες που θα συμπληρώνουν τη στενή κάλυψη του πλανήτη σε κάθε τροχιά. Επίσης θα παρέχουν και χρονικές πληροφορίες που είναι σχετικές με την εξέλιξη των χαρακτηριστικών που θα καταγράφονται [29]. Ο Συν-συγγραφέας G. Orton θα λειτουργεί ως το σημείο επικοινωνίας. 10

11 Εικόνα. 11: Ερασιτεχνικές εικόνες RGB (επάνω) και επαγγελματικές κατά την φάση της επανασύστασης της Νότιας Ισημερινής Ταινίας και εξασθένισης της Βόρειας Ισημερινής Ταινίας (SEB revival, NEB fade). Στη μεσαία σειρά των εικόνων 5 micron έχουν γίνει με φίλτρο κεντραρισμένο στα 4.78μ, ευαίσθητο σε νέφη σε ύψος πίεσης 2-3bar δηλ. βαθύτερα απ'ότι η πάνω σειρά εικόνων. Στην κάτω σειρά αντίστοιχα εικόνες στα 8.7 μ Αυτό είναι ένα ατμοσφαιρικό "παράθυρο" μεταξύ των γραμμών εκπομπής μεθανίου και απορρόφησης αμμωνίας που βλέπουν κοντά στο επίπεδο πίεσης του ~1-bar (πιθανώς να "βλέπει" στο σημείο συμπύκνωσης των νεφών αμμωνίας και όχι πιο βαθιά;ο Βοράς είναι επάνω) 2.4 Έρευνα για συγκρούσεις στην ατμόσφαιρα του Δία Μετά την πτώση του κομήτη 21 P/Shoemaker-Levy 9 που προβλέφθηκε και παρατηρήθηκε από τους επαγγελματίες το 1999, παρατηρήσεις του Δία από ένα αρκετά μεγάλο αριθμό ερασιτεχνών είχαν ως αποτέλεσμα την ανακάλυψη ενός ίχνους σύγκρουσης το 2009, και τρεις βολίδες στην ατμόσφαιρά του από συγκρούσεις με μικρού μεγέθους αντικείμενα. Οι βολίδες ανιχνεύτηκαν στις 3 Ιουνίου 2010, 20 Αυγούστου 2010 και 10 Σεπτεμβρίου Το μέγεθος του αντικειμένου που άφησε ίχνος το 2009 εκτιμάται μεταξύ 200μ. και 500μ., οι τελευταίες βολίδες ανήκουν στην κατηγορία των 5-20μ., μεγέθη συγκρίσιμα με τον πρόσφατο διάττοντα που εξερράγη στην ατμόσφαιρα της Γης στην περιοχή του Chelyabinsk. Εκτός από αυτές της καταγραφές μπορεί να υπάρχουν αρκετές καταγεγραμμένες συγκρούσεις σε βίντεο ερασιτεχνών που δεν έχουν βρεθεί ακόμη. Προτείνουμε λοιπόν τη χρήση εργαλείων για την ανίχνευση συγκρούσεων σε ήδη υπάρχοντα βίντεο και ένα πρόγραμμα για τη συλλογή πληροφοριών από την παραπάνω ανάλυση έτσι ώστε να βρεθεί ένα κάτω όριο στην εκτίμηση του ρυθμού πρόσπτωσης παρατηρήσιμων γεγονότων [31]. Μέχρι και τον Ιούλιο του 2013, έχουν αναλυθεί 8027 βίντεο από 20 παρατηρητές συνολικής διάρκειας τουλάχιστον 6ημ 6ώ 40λ καταγραφών μεταξύ του Απριλίου 2006 και Μαΐου Από αυτά τα πρώτα αποτελέσματα εκτιμήσαμε ότι ο παρατηρήσιμος ρυθμός πρόσπτωσης στο Δία πρέπει να είναι μικρότερος από 1 ανά 60 γήινες μέρες. Αυτή η συνεργασία μεταξύ επαγγελματιών ερασιτεχνών συνεισφέρει ενεργά στην επιστημονική μελέτη των συγκρούσεων στο Δία [32], [33], [34]. 11

12 Εικόνα. 12: Ένα καρέ από το βίντεο του Christopher Go τις 3ης Ιουνίου 2010 που ανιχνεύθηκε βολίδα.. Η εικόνα είναι το αποτέλεσμα της ανίχνευσης από το πρόγραμμα ανίχνευσης βολίδων DeTeCt (μέγιστη τιμή μείον τη μέση τιμή για κάθε ευθυγραμμισμένο πίξελ) (M.Delcroix )[31] 2.5 Αποκρύψεις αστέρων Η φωτομετρική καταγραφή αποκρύψεων αστέρων από πλανήτες αποτελεί εδραιωμένη μέθοδο εξαγωγής αποτελεσμάτων τόσο για τη δομή όσο και τη μεταβλητότητα των πλανητικών ατμοσφαιρών του Ηλιακού μας συστήματος [35]. Μία παρατηρησιακή εκστρατεία οργανώθηκε το 2009 για την καταγραφή μιας τέτοιας απόκρυψης, από τον πλανήτη Δία, του αστέρα 45 Αιγόκερου (V=5.5) τη νύχτα της 3ης προς την 4η Αυγούστου. Η διεξαγωγή των παρατηρήσεων μέσα στους καλοκαιρινούς μήνες ενθάρρυνε τη συμμετοχή μεγάλου αριθμού παρατηρητών - επαγγελματιών και ερασιτεχνών - ως "τέστ αντοχής" συνεργασιών μεταξύ των δύο κοινοτήτων. Η απόκρυψη καταγράφηκε τόσο από μόνιμους όσο και κινητούς σταθμούς παρατήρησης στην Ευρώπη, Αφρική και νότια Αμερική με τη χρήση CCD και διαφόρων τύπων τηλεσκοπίων μεγέθους μ. (Πίνακας 1). Οι παρατηρήσεις έκαναν χρήση γνωστών περιοχών στο φάσμα του Δία όπου σημειώνεται σημαντική απορρόφηση του φωτός - και συνεπώς μείωση της επιφανειακής λαμπρότητας του δίσκου του - από το μεθάνιο. Η συχνότητα των λήψεων από τους διάφορους σταθμούς κυμάνθηκε από 0.4 εως και 10 δευτερόλεπτα. Πίνακας 1. Στοιχεία των παρατηρητηρίων που συμμετείχαν και λεπτομέρειες παρατήρησης [42]. Οι καμπύλες φωτός προσαρμόστηκαν σε ισοθερμικά μοντέλα Baum-Code [36] με σκοπό να εξαχθεί, για κάθε καμπύλη, η χρονική στιγμή του ημίφωτος και το χαρακτηριστικό ύψος της Δίιης ατμόσφαιρας. Το τελευταίο βρέθηκε να παίρνει τιμές από 20 μέχρι 30 χλμ (Eικ.13), σε συμφωνία με προηγούμενες εκτιμήσεις για παρόμοια γεωγραφικά πλάτη στην ατμόσφαιρα του Δία [37],[38],[39],[40],[41] αλλά κάπως χαμηλότερο από μετρήσεις που έγιναν πάνω στην περιοχή του Ισημερινού [41]. 12

13 Εικόνα 13: Χαρακτηριστικά ύψη από την προσαρμογή των φωτοκαμπυλών σε μοντέλα Baum-Code ως συνάρτηση του διογραφικού πλάτους, συγκρινόμενα με αποτελέσματα από προηγούμενες παρατηρήσεις [42]. Η μοντελοποίηση της σχετικής γεωμετρίας Δία-αστέρα-παρατηρητή και σύγκριση με τα δεδομένα έδειξε ότι τα ύψη που αντιστοιχούν στο βαρομετρικό επίπεδο του 1 bar ήταν συστηματικά μεγαλύτερα στην πρώτη επαφή απ ότι την δεύτερη. Αυτό πιθανόν να οφείλεται σε ένα μικρό συστηματικό σφάλμα στη θέση (εφημερίδα) του Δία σχετικά με το άστρο.οι φωτοκαμπύλες αντιστράφηκαν αριθμητικά σε ατμοσφαιρικά προφίλ πίεσης και θερμοκρασίας. Αυτά έδειξαν την ύπαρξη αναλαμπών (Εικόνα 14), παρομοίων με αυτά που καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια μιας απόκρυψης το 1999 [40] και τα οποία αποδόθηκαν τότε σε μη ισοθερμικά στρώματα στην ατμόσφαιρα του Δία.Πλήρεις λεπτομέρειες και αποτελέσματα των παρατηρήσεων περιγράφονται στο [42]. Παρόμοια φαινόμενα μέσα στα επόμενα 10 χρόνια που ενδέχεται να αποδώσουν επιστημονικά χρήσιμα αποτελέσματα για την ατμόσφαιρα του Δία αποτελούν αυτά της 12ης Απριλίου 2016 και της 2ης Απριλίου Εικόνα 14: Φωτοκαμπύλες από συγκεκριμένους σταθμούς ως συνάρτηση του ύψους όπου τα αντίστοιχα ισοθερμικά μοντέλα έχουν αφαιρεθεί. Το ύψος μηδέν αντιστοιχεί στη χρονική στιγμή του ημίφωτος. Τα τόξα δείχνουν την παρουσία ταχέων αναλαμπών στη λαμπρότητα του άστρου τα οποία παρατηρήθηκαν κατά την είσοδο του στο δίσκο του Δία (αριστερά) και οι ίδιες θέσεις κατά την έξοδο. Τα προφίλ στα αριστερά (δεξιά) έχουν μετατοπιστεί οριζόντια κατά 0.5 (0.4) μονάδες για μεγαλύτερη ευκρίνεια[42]. 13

14 3. Σύνοψη Η σχέση μεταξύ της ερασιτεχνικής και επαγγελματικής αστρονομίας έχει παρουσιάσει σημαντικές αλλαγές στην σημερινή "ψηφιακή" εποχή. Η ευρεία διαθεσιμότητα του απαραίτητου εξοπλισμού ακόμα και σε ιδιώτες, όσο και η ελεύθερη και απρόσκοπτη μεταφορά δεδομένων από τη μια γωνιά του κόσμου στην άλλη μέσω του διαδικτύου, έχουν πυροδοτήσει σωρεία επιτυχών συνεργασιών μεταξύ μελών των δύο κοινοτήτων. Ένας χώρος όπου η συνέργεια μεταξύ των δύο έχει οδηγήσει σε νέα μοντέλα στρατηγικών επιστημονικής μελέτης είναι η παρακολούθηση των γιγάντων πλανητών του εξωτερικού ηλιακού συστήματος - και κυρίως του Δία και του Κρόνου - για καταγραφή ατμοσφαιρικών μεταβολών σε μικρές όσο και σε μεγάλες χρονικές κλίμακες. Πρόσφατα παραδείγματα είναι η κάλυψη του φαινομένου της επανασύστασης της Νότιας Ισημερινής Tαινίας του Δία και της εμφάνισης μιας καταιγίδας στον Κρόνο το , καθώς και η καταγραφή λάμψεων στην ατμόσφαιρα του Δία που οφείλονται στην πρόσκρουση μικρών σωμάτων δηλ. αστεροειδών και κομητών. Η συνεχής προσπάθεια από την ερασιτεχνική κοινότητα να ξεπεράσουν τους εαυτούς τους όσο και η υπηρεσία που προσφέρουν ως πρέσβεις της αστρονομίας στην ευρύτερη κοινωνία στην οποία ζούμε, τους καθιστά πολύτιμους συνεργάτες σε ένα συνεχώς εξελισσόμενο περιβάλλον. Ευχαριστίες Ευχαριστούμε τους Ορφέα Βουτυρά, Γιάννη Μπελιά και Πίερρο Παπαδέα που βοήθησαν, σε κάποια κομμάτια, στη μετάφραση του κειμένου στα ελληνικά. Αναφορές [1] British Astronomical Association (BAA), [2] Association of Lunar and Planetary Observers (ALPO), [3] Association of Lunar and Planetary Observers in Japan (ALPO Japan). [4] Société Astronomique de France (SAF), [5] IOPW-PVOL database, [6] JUPOS, [7] Rogers, J, Jupiter in 2012: Report no.4 Multispectral imaging of the EZ and NTB coloration events, BAA, [8] Trigo-Rodriguez, J. M., S anchez-lavega, A., G omez, J. M., Lecacheux, J., Colas, F.,Miyazaki, I., 2000, The 90-day oscillations of Jupiter s Great Red Spot revisited, Planetary and Space Science 48, [9] Hahn G, 1996, The 90-day oscillation of the jovian Great Red Spot, JBAA 106, [10] Rogers J, 2008, The accelerating circulation of Jupiter s Great Red Spot, JBAA 118 (no.1), ; & ibid.(2012) [11] Hahn G, Jacquesson M., Jupiter : Longitudinal drifts computation from image pairs, [12] Kardasis E. 2013, Jupiter 2013/01/10-12 strip maps & Methane 892nm band report, [13] Rogers J, BAA Jupiter section, Reports : Book: 1995, The Giant Planet Jupiter, Cambridge Univ. Press 1995, The Giant Planet Jupiter, Cambridge Univ. Press [14] Rogers J, Adamoli G.,Hahn G., Jacquesson M., Vedovato M., Mettig H-J, 2013, Jupiter s North Equatorial Belt: An historic change in cyclic behaviour with acceleration of the North Equatorial jet, EPSC 2013, [15] Simon-Miller AA, Rogers JH, Gierasch PJ, Choi D, Allison MD, Adamoli G, Mettig H-J (2012), Longitudinal variation and waves in Jupiter s south equatorial wind jet, Icarus 218, [16] Fletcher, L. N., Orton, G. S., Rogers, J. H., Simon-Miller, A. A., de Pater, I., Wong, M. H.,Mousis, O., Irwin, P. G. J., Jacquesson, M., Yanamandra-Fisher, P. A, 2011, Jovian temperature and cloud variability during the fade of the South Equatorial Belt, Icarus 213,

15 [17] Rogers J, Adamoli G.,Hahn G., Jacquesson M.,Vedovato M.,Mettig H-J, 2013, Jupiter s South Temperate domain: Behaviour of long-lived features and jets, , [18] Sanchez-Lavega, A., Gomez, J. M,1996, The South Equat. Belt of Jupiter, I: Its Life Cycle. Icarus 121, [19] Sanchez-Lavega, A., and 24 colleagues, Depth of a strong jovian jet from a planetary-scale disturbance driven by storms, Nature 451, (2008). [20] Rogers JH, 2007,Jupiter embarks on a global upheaval, [21] Rogers J, Jupiter update: NNTBs jet; NEBn white ovals; new SED; STB near oval BA, [22] Rogers JH, Adamoli G & Mettig H-J, 2011, Jupiter s high-latitude storms: A Little Red Spot tracked through a jovian year, JBAA 121 (no.1), Feb [23] Fischer G., U.A. Dyudina, W.S. Kurth, D.A. Gurnett, P. Zarka, T. Barry, M. Delcroix, C. Go, D. Peach, R. Vanderbergh and A. Wesley, Overview of Saturn lightning observations, Proceedings to "Planetary radio Emissions VII", edited by H.O. Rucker, W.S. Kurth, P. Louarn, and G. Fischer, Austrian Academy of Sciences Press, , 2011 [24] Moussis O. et al., 2013A survey of Professional and Amateur Collaborations in Planetary Science, Experimental Astronomy. [25] Sanchez-Lavega A. del Rio-Gaztelurrutia T., Delcroix M. et al., Ground-based observations of the longterm evolution and death of Saturn's 2010 Great White Spot», Icarus 220 pp , 2012 [26] Fischer G., Kurth W. S., Gurnett D. A.,Zarka P., Dyudina U. A., Ingersoll A. P., Ewald S. P., Porco C. C., Wesley A., Go C., and M. Delcroix, A giant thunderstorm on Saturn, Nature vol.475 pp75-77, 2011 [27] Sanchez-Lavega A. et al. (incl. M. Delcroix), Deep winds beneath Saturn's upper clouds from a seasonal long-lived planetary-scale storm, Nature vol.475 pp71-73, 2011 [28] Orton, G. S., B. M. Fisher, K. H. Baines, S. T. Stewart, A. J. Friedson, J. L. Ortiz, M. Marinova, M. Ressler, A. Dayal, W. Hoffmann, J. Hora, S. Hinkley, V. Krishnan, M. Masanovic, J. Tesic, A. Tziolas, K. C. Parija.,1998, Characteristics of the Galileo probe entry site from Earth-based remote sensing observations, Journal of Geophysical Research - Planets, 103 (E10), , doi: /98je02380, [29] L. N. Fletcher, B. E. Hesman, R. K. Achterberg, P. G. J. Irwin, G. Bjoraker,N. Gorius, J. Hurley, J. Sinclair, G. S. Orton, J. Legarreta,E. García-Melendo, A. Sánchez-Lavega, P. L. Read, A.A.Simon-Miller, and F. M. Flasar, 2012, The origin and evolution of Saturn s , stratospheric vortex. Icarus, 221: [30] Orton, G.,2012, A New Mission-Supporting Era of Amateur Astronomy: The Juno Mission and the Role of Amateur Astronomers,EPSC 2012, held September, 2012 in Madrid, Spain. [31] Delcroix M. et al., 2013, Jovian impact flashes detection with DeTeCt software project, EPSC , 201, [32] Hueso R. et al., 2013, The flux of impacts in Jupiter: From superbolides to large-scale collissions, EPSC [33] Hueso R. et al., 2013, Flux of impacts in Jupiter: From superbolides to large-scale meteorites, IAA Planetary Defense Conference [34] Hueso R. et al., 2013, Impact Flux on Jupiter: DFrom superbolides to large-scale collisions, A&A submitted. [35] Elliot, J. L., and C. B. Olkin: 1996, Probing Planetary Atmospheres with Stellar Occultations. In Annu. Rev. Earth Planet. Sci (G. W. Wetherill, A. L. Albee and K. C. [36] Baum, W. A., & Code, A. D. 1953,A photometric observation of the occultation of σ ARIETIS by Jupiter, AJ, 58, 108 [37] Hubbard, W. B., Nather, R. E., Evans, D. S., et al. 1972,The Occultation of Beta Scorpii by Jupiter and Io. I. Jupiter AJ, 77, 41 [38] Vapillon, L., Combes, M., & Lecacheux, J. 1973, The beta Scorpii occultation by Jupiter. II. The temperature and density profiles of the Jupiter upper atmosphere. A&A, 29, 135 [39] Veverka, J., Wasserman, L. H., Elliot, J., Sagan, C., & Liller, W. 1974,The occultation of beta Scorpii by Jupiter. I. The structure of the Jovian upper atmosphere. AJ, 79,73 [40] Raynaud, E., Drossart, P., Matcheva, K., et al. 2003,The 10 October 1999 HIP 9369 occultation by the northern polar region of Jupiter: ingress and egress lightcurves analysis Icarus, 162, 344 [41] Hubbard, W. B., Hammerle, V., Porco, C. C., & Rieke, G. H. 1995,The occultation of SAO by Jupiter Icarus, 113,103 [42] Christou, A.A. et al, 2013, The occultation of HIP by Jupiter, A&A, 556, A