Mane van Galilei

Die Mane van Galilei, of Galileiaanse mane, is die vier natuurlike satelliete van Jupiter wat omstreeks Januarie 1610 deur Galileo Galilei ontdek is. Hulle is verreweg Jupiter se grootste mane en is genoem na minnaars van Zeus; hulle is Io, Europa, Ganimedes en Kallisto. Benewens die Son en agt planete is hulle die grootste voorwerpe in die Sonnestelsel, met groter radiusse as enige van die dwergplanete. 

Ganimedes is die grootste maan in die Sonnestelsel en is selfs groter as die planeet Mercurius. Die drie binnemane, Io, Europa en Ganimedes, is in ’n wentelresonansie van 4:2:1 met mekaar.

Die mane is in óf 1609 óf 1610 ontdek nadat Galileo verbeterings aan sy teleskoop aangebring het wat hom in staat gestel het om hemelligame duideliker as voorheen te sien. Hy het aanvanklik sy ontdekking die Cosmica Sidera, "Cosimo se sterre", genoem na ’n weldoener van hom. Die huidige name is egter deur Simon Marius gekies. Marius het die sterre in dieselfde tyd onafhanklik ontdek, en die name is deur Johannes Kepler voorgestel.

Geskiedenis

Ontdekking 

Danksy verbeterings aan sy teleskoop met ’n vergrotingsvermoë van 20×, kon Galileo hemelliggame baie duideliker as voorheen waarneem en dit het hom in staat gestel om in óf Desember 1609 óf Januarie 1610 te ontdek wat nou as die mane van Galilei bekend is.

Op 7 Januarie 1610 het Galileo ’n brief geskryf waarin hy Jupiter se mane die eerste keer noem. Hy het toe nog net drie gesien en het geglo hulle is sterre wat naby Jupiter lê. Hy het die liggame van 8 Januarie tot 2 Maart 1610 bly waarneem en ’n vierde voorwerp ontdek. Hy het ook gesien dit is nie sterre nie, maar voorwerpe wat om Jupiter wentel.

Sy ontdekking het die belangrikheid van die teleskoop as ’n sterrekundige instrument bevestig deur te bewys daar is voorwerpe in die ruimte wat nie met die blote oog gesien kan word nie. Nog belangriker: die ontdekking van hemelliggame wat om iets anders as die Aarde wentel, was ’n groot terugslag vir die destyds aanvaarde geosentriese model van Ptolemeus waarvolgens die Aarde die middelpunt van die heelal was en alles daarom gewentel het. Galileo se Sidereus Nuncius, waarin sy waarnemings bekendgemaak is, noem nie spesifiek Copernicus se heliosentrisme, die teorie waarvolgens die Son die middelpunt van die heelal is, nie. Hy was egter ’n voorstander daarvan.

’n Chinese sterrekundige historikus, Xi Zezong, het beweer ’n "klein, rooierige ster" wat in 362 v.C. deur die Chinese sterrekundige Gan De waargeneem is, kan Ganimedes wees – dit was twee millennia voor Galileo se ontdekking.

Name 

Galileo het sy ontdekking aanvanklik Cosmica Sidera genoem ter ere van sy weldoener Cosimo II de' Medici, die groothertog van Toskane (1590–1621). Op Cosimo se voorstel het hy die naam na Medicea Sidera ("die Medici-sterre") verander ter ere van die vier Medici-broers (Cosimo, Francesco, Carlo en Lorenzo). Die ontdekking is aangekondig in die Sidereus Nuncius, wat in Maart 1610 in Venesië gepubliseer is, net twee maande ná die eerste waarnemings.

Die huidige name is gekies deur Simon Marius, wat die mane in dieselfde tyd onafhanklik ontdek het. Hy het hulle in sy Mundus Jovialis (in 1614 gepubliseer) op Johannes Kepler se voorstel na minnaresse van die god Zeus (die Griekse ekviwalent van Jupiter) genoem: Io, Europa, Ganimedes en Kallisto.

Galileo het geweier om Marius se name te gebruik en het ’n numeringstelsel uitgedink wat vandag nog naas die ander name gebruik word. Die nommers loop van Jupiter af uitwaarts, dus Jupiter I, II, III en IV vir Io, Europa, Ganimedes en Kallisto onderskeidelik. Dié stelsel is gebruik tot in die middel 20ste eeu, toe nog binnemane ontdek is, en daarna is Marius se name algemeen gebruik.

Die mane 
Sommige modelle voorspel daar was dalk verskeie generasies Galileiaanse satelliete in Jupiter se vroeë geskiedenis. Elke generasie sou ná hul vorming nader aan Jupiter beweeg en daar vernietig gewees het weens getywisselwerkings met Jupiter se protosatellietskyf. Nuwe mane sou dan uit die oorblywende materiaal in die skyf gevorm het. Teen die tyd dat die huidige generasie satelliete gevorm het, sou die gas in die skyf so uitgedun geraak het dat dit nie meer die mane se wentelbane in ’n groot mate beïnvloed het nie. 

Volgens ander modelle het die Galileiaanse mane in ’n protosatellietskyf gevorm waarin vormingstydskale korter was as wentelbaanmigrasie-tydskale. 

Io is watervry en het waarskynlik ’n interieur van rots en metaal. Europa se ys en water maak vermoedelik sowat 8% van sy massa uit, en die maan bestaan verder ook uit rots en metaal. Die vier Galileiaanse mane is, van naby tot ver:

Vergelyking van samestelling 
Verskille in die wentelbaan van die mane dui daarop dat hul gemiddelde digtheid afneem hoe verder hulle van Jupiter af is. Kallisto, die verste en mins digte maan, het ’n digtheid van tussen ys en rots. Io, die naaste en digste maan, het ’n digtheid van tussen rots en yster. Kallisto het ’n ysoppervlak vol kraters en die manier waarop die maan roteer, dui daarop dat sy digtheid eweredig versprei is: dus geen rots- of metaalkern nie maar bestaande uit ’n homogene mengsel van rots en ys. Dit kon maklik die oorspronklike struktuur van al die mane gewees het. Die rotasie van die drie binneste mane dui daarteenoor ’n verskil in verspreiding van hul materiaal, met digter materiaal by die kern en ligter materiaal daarom. 

Hulle toon ook aansienlike verskille in hul oppervlak. Ganymede toon tektoniese bewegings van die ysoppervlak, wat dui op gedeeltelik gesmelte lae onder die oppervlak. Europa toon meer dinamiese en onlangse bewegings van dié aard, en dit dui op ’n dunner yskors. Io, die binneste maan, het ’n swaeloppervlak, aktiewe vulkaanaktiwiteit en geen teken van ys nie. Alles dui daarop dat hoe nader ’n maan aan Jupiter is, hoe warmer die binnekant is. Dit lyk dus of die mane getyverhitting ondervind vanweë Jupiter se swaartekragveld. By al die mane buiten Kallisto sou dit die ys aan die binnekant laat smelt het, en dit sou rots en yster na binne laat sak het sodat water die oppervlak bedek. Op Ganymede het toe ’n dik en soliede yskors gevorm. Op die warmer Europa het ’n dunner, makliker breekbare yskors gevorm. In Io se geval was die verhitting so erg dat al die rots gesmelt en die water lank gelede in die ruimte uitgekook het.

Oorsprong en evolusie 

Daar word geglo Jupiter se reëlmatige satelliete het gevorm in ’n protosatellietskyf, ’n aangroeiende ring van gas en stof soortgelyk aan ’n protoplanetêre skyf. Hulle kan die oorblyfsels wees van talle satelliete wat vroeër in Jupiter se geskiedenis gevorm het.

Simulasies dui daarop dat, hoewel die skyf op enige gegewe tydstip ’n relatief groot massa moes gehad het, dit net ’n klein persentasie (verskeie tiendes van ’n persent) beslaan het van die massa wat Jupiter uit die Sonnewel aangetrek het. Tog is ’n massa van net 2% van Jupiter se massa nodig om die bestaande satelliete te verklaar. Daar kon dus verskeie generasies satelliete van die grootte van die Galileiaanse mane gewees het in Jupiter se vroeë geskiedenis. Elke generasie het nader aan Jupiter beweeg weens die invloed van die skyf en is vernietig, met nuwe mane wat dan gevorm het uit die nuwe materiaal wat uit die Sonnewel aangetrek is. Teen die tyd dat die huidige (moontlike vyfde) generasie gevorm het, was die skyf so dun dat dit nie meer die mane se wentelbane grootliks beïnvloed het nie. Die huidige mane is wel in ’n mate geraak, want Io, Europa en Ganymede het in ’n wentelresonansie gegaan en word gedeeltelik daardeur beskerm. Ganymede se groter massa beteken dit sou vinniger na binne migreer het as Europa of Io.

Sigbaarheid 

Al vier mane van Galilei is helder genoeg om van die Aarde af gesien te word – indien hulle verder van Jupiter af geleë was. (Hulle is egter selfs deur ’n swakkerige verkyker sigbaar.) Hulle het ’n skynbare magnitude van tussen 4,6 en 5,6 wanneer Jupiter regoor die Son lê, en is andersins effens dowwer. 

Die grootste probleem met die sigbaarheid van die mane is hul klein afstand van Jupiter af, want die planeet se helderheid verberg hulle. Jupiter is sowat 750 keer so helder soos Ganymede en sowat 2 000 keer so helder soos Kallisto.

Verwysings

Sien ook 
Jupiter se natuurlike satelliete

Eksterne skakels 
 Animasie van Galileo se waarneming in Maart 1613
 Sky & Telescope: hulp met die waarneming van die Mane van Galilei 

 Hierdie artikel is vertaal uit die Engelse Wikipedia

Galilei, Mane van