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Uranusringe 2011 und Oppositionseffekt der Uranusmonde



Im Jahre 2007 blickten wir auf die Kante des Uranusringsystems. Aus diesem Anlass gab es von Seiten der Profis viele Aufnahmen, denn in der Kantenlage ist die Säulendichte der Teilchen besonders hoch und man hoffte durch die gesteigerte Helligkeit neue Erkenntnisse zu gewinnen. Die Profis verwenden für die Ringfotografie Spezialkameras mit Wellenlängen jenseits von einem Mikrometer. Handelsübliche CCDs sind in diesem Bereich unempfindlich. Uranusringaufnahmen von Seiten der Amateure sind daher bislang unbekannt. Der Uranus überstrahlt im sichtbaren Licht seine Ringe, deswegen wurden sie erst bei einer Sternbedeckung zufällig entdeckt. Einen kleinen Hoffnungsschimmer gab es jedoch im Bereich von 890nm. Hier befindet sich eine Methanbandlinie in der der Planet sehr dunkel ist. Vor einigen Jahren wurde deshalb ein Methanbandfilter angeschafft. In Dutzenden Versuchen wurde jahrelang probiert die Ringe abzubilden. Mehrere Filter, Reducer und Kamerakombinationen wurden getestet.
Es war einfach nichts zu sehen!

Im letzten Jahr wollte ich schon aufgeben, doch dann hatte ich eine Idee. Was wäre, wenn die Uranusringe einen Oppositionseffekt besitzen, ähnlich wie die Saturnringe? Die Uranusmonde sind für einen starken Oppositionseffekt bekannt.

Zur Oppositionszeit 2011 war Uranus erneut im Visier. In der Oppositionsnacht gab es sehr gutes Seeing und 4 Tage später waren die Bedingungen erneut optimal. Es gelang tasächlich in beiden Nächten ein brauchbares Foto!!! Natürlich ist der Nachweiß absolut grenzwertig, das kann nicht anders sein. Doch die Größen und die Winkel stimmen. Die bisherigen Erfahrungen mit dem Equipment sprechen gegen ein Artefakt!
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Erster Versuch in der Oppositionsnacht


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Zweiter Erfolg 4 Tage nach der Oppositionsnacht.

Winkel und Größen stimmen mit einem Vergleichsbild der Profis überein.
Das Vergleichsbild entstand 2003, als der Ring die identische öffnung hatte, wie 2011.
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Bilder vom KECK im IR.


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Erich Karkoschka hat eines seiner HST-Bilder das mit einem vergleichbaren Filter bei 892 nm entstanden ist zur Verfügung gestellt. Es wurde auf etwa eine Bogensekunde unscharf gerechnet, um die Helligkeiten vergleichen zu können. Das sieht sehr vielversprechend aus!
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(HST, Erich Karkoschka, University of Arizona/NASA)

Zum Zeitpunkt der Aufnahme war der hellere Teil des Rings rechts (suedlich) des Uranus. Der helle Teil geht in 264 Tagen einmal um Uranus herum. Exakt 11 Umläufe und 45 Tage später ist das Bild vom 26.9.2011 entstanden. Auch hier ist der südliche Ringteil heller!
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Neben der Fotografie des Rings ging es bei den Aufnahmen im letzten Herbst auch darum den Oppositionseffekt der Monde nachzuweisen. Der Oppositionseffekt ist eine optische Erscheinung in Form einer scheinbaren Aufhellung von Oberflächen am Gegenpunkt einer Lichtquelle. Befindet sich zum Beispiel die Sonne im Rücken eines Beobachters, kann der Effekt als vergleichsweise heller Bereich um den Gegensonnenpunkt am Boden beobachtet werden. Ursache ist, dass Oberflächenstrukturen, um den Gegenpunkt einer Lichtquelle vor dem Beobachter ihre eigenen Schatten verbergen.
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Himmelskörper, die keine Atmosphäre besitzen, erscheinen deutlich heller, wenn sie sich vom Beobachter aus genau in Opposition zur Sonne befinden. Der Vollmond beispielsweise ist nicht doppelt, sondern sechsmal so hell wie der Halbmond. Feine, durch Mikrometeoriten entstandene Poren wirken bei schrägen Lichteinfall wie eine Lichtfalle und werden nur ausgeleuchtet wenn die Sonne im Rücken des Beobachters steht.

Daneben kann kohärente Rückstreuung den Effekt wie ein Reflex noch weiter verstärken.
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Quelle: Wikipedia


Die Monde wurden am Oppositionstag, 4 Tage nach der Opposition, einen Monat nach der Opposition und etwa 1,5 Monate nach der Opposition ausgemessen. Als Referenz wurde jeweils das im Methanband sehr dunkle Uranusscheibchen verwendet. In den ersten 4 Tagen wurde bei den 4 großen Monden ein unerwartet starker Helligkeitsabfall von 0,6 mag registriert.
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Mit dem Photometrieprogramm Miniwin wurden jeweils mehrere Einstellungen durchgespielt und Mittelwerte gebildet. Immer mit dem gleichen Ergebnis.
Einem Monat nach der Opposition war die Helligkeit entfernungsbereinigt um weitere 0,4mag gefallen.

Bei Miranda wurden in den ersten 4 Tagen sogar 0,83mag gemessen.
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Ein so starker Effekt ist bei der winzigen Winkeländerung nur sehr schwer erklärbar. Der erste Verdacht war, dass die Helligkeit des Uranusscheibchens selbst eine änderung erfahren haben könnte. Doch da ließ sich im direkten Vergleich nichts signifikantes nachweisen.
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Auch einen gleichzeitigen Rotationslichtwechsel kann man in dieser Stärke ausschließen, da auch Ariel betroffen ist, der bei beiden Messungen etwa die gleiche Position hatte.
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Falls es bei der Messung einen Fehler gibt, so kann ich ihn nicht finden!




Hier sind nochmal alle Messungen bei identischer Verarbeitung in einem Bild vereint.
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Die beiden ersten Bilder wurden sowohl isoliert als auch in der Kombination vermessen. Das Kombibild bestätigte nochmal die Resultate der Einzelmessungen. Der Abfall liegt tatsächlich bei etwa 0,6 mag in nur 4 Tagen!
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Uranus 2006
Uranus 2008