Op 31 maart 2017, Jupiters maan Europa passeerde voor een achtergrondster - een zeldzame gebeurtenis die voor het eerst werd vastgelegd door telescopen op de grond dankzij gegevens van ESA's Gaia-ruimtevaartuig.

Eerder, observatoria waren er slechts in geslaagd om twee van Jupiters andere manen - Io en Ganymedes - tijdens zo'n gebeurtenis te bekijken.

Gaia opereert sinds eind 2013 in de ruimte. De missie heeft tot doel een driedimensionale kaart van onze melkweg te produceren, en karakteriseren de talloze sterren die de Melkweg naar huis noemen. Tot nu toe een enorm succes, het onthullen van de locaties en bewegingen van meer dan een miljard sterren.

Door de precieze locaties van de sterren die we aan de hemel zien te kennen, kunnen wetenschappers voorspellen wanneer verschillende lichamen in het zonnestelsel vanuit een bepaald gezichtspunt voor een achtergrondster lijken te passeren:een gebeurtenis die bekend staat als een stellaire occultatie.

Gaia is geen onbekende in dergelijke gebeurtenissen - het ruimtevaartuig hielp astronomen bij het maken van unieke observaties van Neptunus' maan Triton toen deze in 2017 voor een verre ster passeerde, onthullen meer over de atmosfeer en eigenschappen van de maan.

Occultaties zijn enorm waardevol; ze maken metingen mogelijk van de kenmerken van het voorgrondlichaam (grootte, vorm, positie, en meer), en kan structuren zoals ringen onthullen, jets, en sferen. Dergelijke metingen kunnen vanaf de grond worden gedaan - iets dat Bruno Morgado van het Braziliaanse Nationale Observatorium en LIneA, Brazilië, en collega's maakten er gebruik van om Jupiters maan Europa te verkennen.

"We gebruikten gegevens van Gaia's eerste gegevensrelease om te voorspellen dat, vanuit ons gezichtspunt in Zuid-Amerika, Europa zou in maart 2017 voor een heldere achtergrondster passeren - en om de beste locatie te voorspellen om deze occultatie waar te nemen, " zei Bruno, hoofdonderzoeker van een nieuw artikel waarin de bevindingen van de occultatie van 2017 worden gerapporteerd. Gaia's eerste gegevensrelease werd in september 2016 verstrekt.

"Dit gaf ons een prachtige kans om Europa te verkennen, omdat de techniek een nauwkeurigheid biedt die vergelijkbaar is met die van beelden die zijn verkregen door ruimtesondes."

De Gaia-gegevens toonden aan dat de gebeurtenis zichtbaar zou zijn vanuit een dikke band die van noordwest naar zuidoost door Zuid-Amerika sneed. Drie observatoria in Brazilië en Chili konden gegevens vastleggen - in totaal acht locaties geprobeerd, maar veel ervaren slechte weersomstandigheden.

In overeenstemming met eerdere metingen, de waarnemingen verfijnden de straal van Europa tot 1561,2 km, nauwkeurig bepaald Europa's positie in de ruimte en in relatie tot zijn gastplaneet, Jupiter, en kenmerkte de vorm van de maan. In plaats van precies bolvormig te zijn, Europa staat bekend als een ellipsoïde. De waarnemingen laten zien dat de maan 1562 km meet, gemeten in één richting (de zogenaamde schijnbare 'halflange' as), en 1560,4 km gemeten over de andere (de schijnbare 'semi-kleine' as).

"Het is waarschijnlijk dat we in 2019 en 2020 veel meer van dit soort occultaties door de manen van Jupiter zullen kunnen waarnemen, " voegt Bruno toe. "Jupiter gaat door een stukje lucht met het galactische centrum op de achtergrond, waardoor het drastisch waarschijnlijker is dat zijn manen voor heldere achtergrondsterren zullen passeren. Dit zou ons echt helpen om hun driedimensionale vormen en posities vast te stellen - niet alleen voor de vier grootste manen van Jupiter, maar voor kleinere meer onregelmatig gevormde, te."

Met behulp van Gaia's tweede gegevensrelease, verstrekt in april 2018, de wetenschappers voorspellen de data van verdere occultaties van heldere sterren door Europa, Io, Ganymedes en Callisto in de komende jaren, en noem in totaal 10 evenementen tot 2019 en 2021. Toekomstige evenementen omvatten stellaire occultaties door Europa (22 juni 2020), Callisto (20 juni 2020, 4 mei 2021), Io (9 en 21 september 2019, 2 april 2021), en Ganymedes (25 april 2021).

In 2019 hebben er al drie plaatsgevonden, waarvan er twee - stellaire occultaties door Europa (4 juni) en Callisto (5 juni) - ook werden waargenomen door de onderzoekers, en waarvoor de gegevens nog in analyse zijn.

De komende occultaties zullen zelfs met amateurtelescopen van slechts 20 cm uit verschillende regio's over de hele wereld waarneembaar zijn. De gunstige ligging van Jupiter, met het galactische vlak op de achtergrond, zal pas weer plaatsvinden in 2031.

"Stellaire occultatiestudies stellen ons in staat om van veraf te leren over manen in het zonnestelsel, en zijn ook relevant voor toekomstige missies die deze werelden zullen bezoeken, " zegt Timo Prusti, ESA Gaia-projectwetenschapper. "Zoals dit resultaat laat zien, Gaia is een enorm veelzijdige missie:het bevordert niet alleen onze kennis van sterren, maar ook van het zonnestelsel op grotere schaal."

Een nauwkeurige kennis van de baan van Europa zal helpen bij het voorbereiden van ruimtemissies gericht op het Jupiter-systeem, zoals ESA's JUpiter ICy moons Explorer (JUICE) en NASA's Europa Clipper, die beide zijn gepland voor lancering in het komende decennium.

"Dit soort observaties zijn enorm spannend, " zegt Olivier Witasse, ESA's JUICE-projectwetenschapper. "JUICE zal Jupiter in 2029 bereiken; met de best mogelijke kennis van de posities van de manen van het systeem kunnen we ons voorbereiden op de missienavigatie en toekomstige gegevensanalyse, en plan alle wetenschap die we van plan zijn te doen.

"Deze wetenschap hangt af van het feit dat we dingen weten zoals nauwkeurige maantrajecten en begrijpen hoe dicht een ruimtevaartuig bij een bepaald lichaam zal komen, dus hoe beter onze kennis, hoe beter deze planning - en de daaropvolgende data-analyse - zal zijn."