Покриття далекої зірки допомогло визначити орбіту Європи з точністю до кілометрів

Астрономи вперше змогли поспостерігати покриття далекої зірки супутником Юпітера Європою і визначити радіус і форму супутника, а також уточнити його орбіту з точністю до 2,5 кілометра. Спостереження стали можливі завдяки даним з космічного телескопа Gaia - вони допомогли передбачити рідкісну подію. Стаття з результатами опублікована в журналі.

Покриттями астрономи називають випадки, коли якесь велике небесне тіло проходить перед зіркою, з точки зору земного спостерігача, викликаючи короткочасне падіння її яскравості. Цей метод дозволяє визначати розміри і форми вивчення небесного тіла з точністю до кілометра, уточнити його орбіту і визначити його властивості, такі як альбедо поверхні, наявність атмосфери, кілець, викидів або інших структур в околицях об'єкта. У 1977 році спостереження покриття Ураном далекої зірки призвели до відкриття його кілець, а завдяки кільком покриттям зірок Плутоном, що спостерігалися в 1988-2006 роках, астрономи змогли відкрити у карликової планети атмосферу.

У разі системи Юпітера спостереження покриттів зірок його великими супутниками дозволяють визначити їх форми і розміри з похибками, які можна порівняти з даними, одержуваними автоматичними міжпланетними станціями (точність менше п'яти кілометрів), що на порядок краще, ніж дають методи класичної ПЗС-астрометрії. Раніше наземним обсерваторіям вдалося поспостерігати покриття зірок лише двома супутниками Юпітера - Іо і Ганімедом.

Складність подібних спостережень полягає в труднощі передбачення точного взаємного становища зірок і небесних тел. Однак ситуація покращилася після початку роботи космічного телескопа Gaia. Аналіз першого каталогу даних, опублікованого у вересні 2016 року, дозволив передбачити покриття супутником зірки 9,5 зоряної величини 31 березня 2017 року. З дев'яти спостережних майданчиків у Південній Америці три змогли в призначені терміни успішно поспостерігати цю подію.

Визначений на основі отриманих даних еквівалентний радіус Європи склав 1561,2 3,6 кілометри, а її сплюснутість - на рівні 0,0010  0,0028. Це близько до даних, отриманих апаратом «Галілео», який працював у системі Юпітера і безпосередньо спостерігав тіло - його вимірювання дали радіус 1560,8 0,3 кілометра. Супутник має форму еліпса, велика напівось якого має розміри 1562 кілометри, а мала напівось - 1560,4 кілометра. Крім того, вдалося уточнити положення Європи на небі з точністю до 0,8 кутових мілісекунд - тобто з точністю до 2,55 кілометра. Завдяки цьому вдалося скоригувати параметри орбіти супутника, що важливо для планування роботи майбутніх місій до супутників Юпітера, таких як JUICE і Europa Clipper.

Проаналізувавши другий каталог даних Gaia, опублікований у квітні 2018 року, астрономи змогли передбачити дати десяти нових покриттів яскравих зірок Європою (22 червня 2020 року), Йо (9 і 21 вересня 2019 року, 2 квітня 2021 року), Ганімедом (25 квітня 2021 року) і Каллісто (20 червня 2020 року, 4 травня 2021 року), які зможуть спостерігатися навіть у невеликі телескопи з різних місць.

Телескоп Gaia вивели на орбіту в грудні 2013 року. Завдяки цьому астрономи змогли створити нову тривимірну карту Чумацького шляху, яка містить понад мільярд зірок, визначити момент поглинання Чумацьким Шляхом галактіки- «сосиски» і уточнити швидкість розширення Всесвіту.