34. číslo, pondělí 9. února 1998 18:00


 

 

Obsah zpráv:
Existuje planeta u 51 Pegasi?
Arecibo prošlo omlazovací kůrou
Jak je starý Měsíc?

Rubriky:
Recenze: Josef Kapitán, Černopestrá Afrika
Pozorování: Měsíční zastavení (Dorsa Smirnov a Lister)
Čtivo: Zdeněk Mikulášek, Vzkaz lidem v kulové hvězdokupě

Zvláštní příloha:
Žeň objevů 1995 a 1996 (J. Grygar)
Dobrý den, sousede (J. Dušek, M. Eliáš, P. Gabzdyl)
Skleněné oči světa (R. Novák)
Vítejte na Marsu (M. Grün, P. Jakeš, Z. Pokorný)
Co oči nevidí (J. Grygar, M. Grün)
Zprávy z kosmonautiky (M. Grün)
Fyzika hvězd (Z. Mikulášek)
 
 
 
 
 
Kresba John FosterExistuje planeta u 51 Pegasi?

V říjnu 1995 oznámila dvojice švýcarských astronomů Michel Mayor a Didier Queloz, že kolem hvězdy 51 Pegasi obíhá s periodou více než čtyři dny planeta o hmotnosti nejméně půl Jupiteru. Svoje tvrzení založili na pozorovaných periodických posuvech spektrálních čar. Tento objev, bezesporu jeden z nejvýznamnějších ve dvacátém století, rozpoutal přímo planetární žně. I jiné týmy totiž poté překonaly psychologické zábrany a začaly hlásit nálezy planet u dalších stálic. Asi před rokem však byla existence tělesa u 51 Pegasi silně zpochybněna. David F. Gray totiž publikoval zprávu, ve které pozorované posuvy spektrálních čar vysvětlil komplexními, neradiálními pulsacemi atmosféry hvězdy.
 
Přímá detekce planet u jiných hvězd je nad možnostmi současné technicky. Jelikož svítí pouze odraženým světlem, utápějí se jako neobyčejně slabé objekty (s odhadovanou jasností 22 až 25 magnitud) v těsné blízkosti svých sluncí. Jejich existenci je však možné odhalit nepřímo.
Metoda, která se s úspěchem používá již tři roky, je založena na třetím Newtonově zákonu (princip akce a reakce): vzájemné síly mezi dvěma tělesy mají vždy stejnou velikost a opačný směr. Gravitační vazba nutí planetu a hvězdu obíhat kolem společného těžiště. Zatímco lehký průvodce sviští po dráze s velkým poloměrem, těžká stálice se pohybuje jen v těsné blízkosti středu hmotnosti soustavy. Za konkrétní případ si můžeme vzít soustavu Slunce-Jupiter -- bez přítomnosti ostatních planet. Slunce se vlivem působení Jupiteru pohybuje po dráze o poloměru asi tisíckrát menším než je dráha Jupiteru (hmotnost planety je totiž zhruba tisíckrát menší než Slunce). Ze vzdálenosti třiceti světelných let bychom tudíž "viděli", jak naše mateřská hvězda na nebi každých dvanáct let (oběžná doba Jupiteru) opisuje elipsu s velkou poloosou jedna tisícina úhlové vteřiny. Pod stejným úhlem spatříte postavičku kosmonauta na okraji měsíčního disku.Podle Sky and Telescope
"Cloumání" způsobené planetou se projeví na světle hvězdy. Když se bude přibližovat směrem k nám, posunou se její spektrální čáry mírně ke krátkovlnnější části spektra, tj. k modré oblasti, naopak, když se bude vzdalovat, můžeme sledovat posuv světlých i tmavých čar k červené oblasti, k dlouhým vlnám. Tedy nic jiného než známý Dopplerův jev.
Rychlost pohybu Slunce kolem těžiště je ovšem nesmírně malá: jen 12 a půl metru za sekundu. K dostatečně přesvědčivé detekci Jupiteru u naší mateřské hvězdy tak musí být mimozemské civilizace schopny změřit radiální rychlost (rychlost pohybu ve směru zorného paprsku) Slunce s chybou nanejvýš tři metry za sekundu. Rychlosti pohybu hvězd s chybou několik set metrů za sekundu se v současnosti považují za velmi kvalitní…
Metoda, jak změřit takto malé posuvy, je skutečně bizardní: do cesty paprsků hvězdy sesbíraného dalekohledem se umístí malá nádoba s plynným jódem. Jakmile světlo projde jódovými výpary, objeví se v něm na některých místech tenké absorpční čáry – značky, vůči kterým se poté přesně měří posuv spektra hvězda. Takto označkované záření se pošle do kvalitního spektrometru. (Jeden takový se nalézá na Lickově observatoři u třímetrového teleskopu, druhý u desetimetrového Keckova dalekohledu číslo I na Havaji.) Ten světlo rozloží na krásně barevné spektrum, které zaznamená CCD detektor s extrémně vysokým rozložením. Dopplerův posuv čar se získá po složitém počítačovém porovnání uměle spočítaného spektra hvězdy se spektrem naměřeným. Tím však cesta k přesné radiální rychlosti hvězdy neskončila. Je totiž nutné brát ohled i na pohyb dalekohledu, umístěný na Zemi, jež rotuje a současně obíhá kolem Slunce, a také na všechny další gravitační vlivy, kterými působí ostatní planety sluneční soustavy. Na konci dlouhého procesu je výsledkem radiální rychlost hvězdy s přesností tři metry za sekundu.Kresba John Foster
Od roku 1995 bylo zachyceno celkem devět planet. První nalezli u 51 Pegasi Michel Mayor a Didier Queloz z Ženevské observatoře. Geoffrey Marcy a R. Paul Butler v rámci rutinní prohlídky 120 Slunci podobných hvězd přidali dalších šest, jednu -- kolem 16 Cygni B -- nezávisle nalezli i Bill Cochran a Artie Hatzes (McDonald Observatory). Nejčerstvější planeta u ró Coronae Borealis přišla od týmu devíti astronomů vedených Robert Noyes z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. HD 114762 poprvé nalezl David Latham a jeho kolegové z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics v roce 1989. Jejich průvodce je poněkud hmotnější (více než 10 Jupiterů) a tak je někdy spolu s tělesem obíhajícím kolem 70 Virginis považován spíše za hnědého trpaslíka.
 

 
hvězda vzdál. 
(sv.roky)
typ hvězdy hmotnost 
hvězdy  
(Slunce)
perioda  
oběhu  
(dny)
výstřednost 
dráhy
dopplerův 
posuv čar  
(m/s)
minim. 
hmotnost 
planety
velká poloosa 
planety  
(astr. jednotky)
47 UMa 46 G0V 1,1  1098 0,03 46 2,4 2,1
16 Cyg B 72 G2.5V 1,0  802 0,57 44 1,7 1,7
70 Vir 59 G4V 0,95 116,6 0,40 308 6,8 0,47
HD 114762 90 F9V 1,15 83,9 0,34 613 11,6 0,36
ró CrB 57 G0V 1,0  39,6 0,04 67 1,1 0,23
1 Cnc 44 G8V 0,85  14,64 0,03 77 0,93 0,11
v 50 And  57 F7V 1,25  4,61 0,1 74 0,65 0,056
51 Peg 50 G2.5V 1,0  4,23 0,01 55 0,45 0,051
tau Boo 49 F7V 1,25  3,31 0,006 469 3,7 0,045
Základní údaje o devíti dosud objevených planetách mimo sluneční soustavu. Započítána je i HD 114762 ve Vlasech Bereniky, která má hmotnost nejméně 11 Jupiterů, a měla by se tudíž řadit spíše mezi hnědé trpaslíky. Orbitální periodu každé planety je možné lehce určit z periody změn radiální rychlosti hvězdy. Pomocí ní a třetího Keplerova zákona lze snadno vypočítat velkou poloosu dráhy planety. Jestliže má křivka změn radiálních rychlostí tvar funkce sinus, pohybuje se planeta po kruhové dráze. Jinak lze její analýzou určit výstřednost dráhy. Amplituda radiální rychlosti vypovídá o minimální hmotnosti planety. Kdybychom se na dráhu planety kolem hvězdy dívali přesně z boku, jednalo by se o skutečnou hmotnost planety. Dráha je ale vůči zornému paprsku pravděpodobně poněkud skloněna a tak se změny radiální rychlosti jeví úměrně menší. Sklon však neznáme a tak lze mluvit pouze o minimální hmotnosti.
 
 
Vraťme se ale ke studii zveřejněné před rokem Davidem F. Grayem z University of Western Ontario. Podle jeho tehdejší zprávy se spektrální čáry u 51 Pegasi neposunují tak, jak by se v přítomnosti planety měly, ale pouze mírně mění svůj profil. Tyto změny připsal na vrub komplexních, neradiálních pulsací atmosféry. Celý minulý rok byl tudíž pro zainteresované astronomy poměrně nepříjemný. Jestliže je planeta u této hvězdy pouhou chimérou, nejsou na tom stejně i ostatní? Pozorovane zmeny radialni rychlosti (Mayor a Queloz)
 Nenápadná hvězda páté velikosti 51 Pegasi se ovšem pohybuje rychlostí maximálně 56 metrů za sekundu, posuvy spektrálních čar jsou tudíž menší než jejich přirozené šířky. Pouze několik spektrografů na světě proto může provádět jejich detailní pozorování. Dodatečná pozorování, provedená minulý rok dopadla naštěstí dobře. Nová měření Davida Graye změny tvaru spektrálních čar vyloučila. Ani Artie Hatzes a jeho kolegové z McDonald Observatory se zařízením, které mělo  dokonce dvakrát lepší rozlišovací schopnost než Grayovo, žádné nejasnosti ve tvaru spektrálních čar nenalezli. Přítomnost planety u 51 Pegasi je tudíž opět velmi reálnou.
 
– jd –
Podle Sky and Telescope a materiálu na Internetu.
obsah
 
 
 
 
 
Arecibo prošlo omlazovací kůrou

V Karibském moři na ostrově Portoriko, který je přidruženou republikou ke Spojeným státům, najdete největší radioteleskop na světě. Je natolik unikátní, že jste se ním dokonce mohli setkat ve filmu Kontakt, či starší bondovce Zlaté oko. (V ní byl dokonce ze začátku "napuštěn" vodou.) V jeho "zorném poli" se objevují objekty vzdálené jen několik desítek kilometrů, stejně jako exotická tělesa na samém okraji známého vesmíru.
Nepohyblivý radioteleskop byl postaven v přírodní kotlině mezi roky 1959 až 1963. Jeho hlavní součástí je zrcadlo o průměru 305 metrů (1000 stop), složené ze čtyřiceti tisíc hliníkových panelů sestavených do téměř ideálního kulového tvaru s odchylkou do tří milimetrů. Panely jsou dírkované a tak pod zrcadlem existuje přirozená vegetace (např. orchideje a begónie), která zabraňuje erozi. Voda shromažďovaná na dně je za velkých dešťů odčerpávána.
V ohnisku zrcadla, vysoko nad údolím, je na soustavě nosných lan umístěn přijímač a vysílač. (Může fungovat i jako radar.) Jejich posouván lze v jistém rozmezí nastavovat různé části oblohy do zorného pole. Celkem lze studovat asi čtyřicet stupňů široký pás podél ekliptiky na decimetrových vlnách. V zorném poli přístroje se pozorovaný objekt udrží pouze několik minut. Tato nevýhoda je však značně vyvážena ohromnou citlivostí. Radioteleskop provozuje Cornell University v Ithace (stát New York) ve spolupráci s National Science Foundation.
 

 
Pohled radioteleskop jako celek. Ve výřezu najdete zachycenu jednu z nově instalovaných částí dalekohledu. (Foto Cornell University)
 
Hlavním úkolem arecibského teleskopu bylo původně studium zemské ionosféry. Později se začal používat v radarovém průzkumu blízkých těles sluneční soustavy (Venuše, Merkur, některé planetky) a po rekonstrukci v roce 1974 intenzivně i při sledování pulsarů, mezihvězdného vodíku i molekul. Pracuje dvacet čtyři hodin denně.
Při uvedení do provozu po první omlazovací kůře, vyslal 16. listopadu 1974 známou asi minutovou zprávu pro mimozemské civilizace v kulové hvězdokupě M 13 v souhvězdí Herkula. Jednalo se však jen o reklamní tah. Již několik let se ale používá při skutečně seriozním hledání mimozemských signálů. Naslouchá na mnoha různých frekvencích v rámci projektu Serendip . Zároveň se odhaduje, že by mohl komunikovat s podobným radioteleskopem na planetě vzdálené patnáct tisíc světelných let -- tedy do poloviny vzdálenosti ke středu Mléčné dráhy.
Bohužel jeho těžkopádnost a sférická aberace umožňovala pozorovat jen v omezeném rozsahu vlnových délek. Proto byla před několika roky zahájena další rozsáhlá rekonstrukce v ceně asi třicet milionů dolarů. Neplánované, dvouleté zpoždění způsobila dodavatelská firma, která nebyla schopna zhotovit některé pohyblivé části teleskopu. Nyní je již všechno v pořádku. Ve výši 135 metrů nad primárním zrcadlem byl umístěn nový celkem devadesátitunový gregoriánský reflektor. Spolu s novými přijímači nyní umožní pozorovat v rozmezí 300 MHz až 10 GHz. Délky expozice se současně zkrátily na desetinu. Může také fungovat jako radar s výkonem jeden milion wattů.
Provedené změny se dotknou všech tří studovaných oblastí: zemské atmosféry, sluneční soustavy i vzdáleného vesmíru. V dosahu teleskopu se ocitnou galaxie s velkým červeným posuvem, stejně jako molekuly v chladných oblacích mezihvězdné látky. Vzroste počet sledovaných pulsarů. Ve sluneční soustavě bude možné prostřednictvím radaru studovat  blízké planetky i jádra komet. Cílem se opět stane zemská ionosféra, oblast ve výšce nad padesát kilometrů, kde vznikají polární záře, noční svítící oblaka, meteory apod. První pozorování s novou výbavou pro astronomy mimo observatoř začnou v březnu a dubnu tohoto roku.
 
-- jd --
obsah  
Foto Cornell UniversityDosud nejzajímavější pozorování největšího radioteleskopu světa: 
  • Na počátku devadesátých let zde byly nalezeny první planetám podobné objekty. Obíhají kolem pulsaru B1257+12.
  • Jedním z prvních objevů byla nová rotační perioda Merkuru 59 dní, nikoli -- jak se do té doby předpokládalo -- 88 dní.
  • Na konci osmdesátých let provedeno detailní mapování rozložení galaxií ve vesmíru.
  • Roku 1974 nalezen první binární pulsar, který vedl k potvrzení Einsteinovy obecné teorie relativity a Nobelovy ceny pro Russella Hulseho a Josepha Taylora z Princeton University.
  • V devadesátých létech: pravděpodobná detekce ledu v polárních oblastech Merkuru a v roce 1997 totéž u Měsíce. (Nejisté.)
  • Ještě před příletem sondy Magellan byla pořízena mapa Venuše s rozlišením 1,5 kilometru.
  • Radioteleskop zásadním způsobem přispěl k pochopení složení a dynamiky vrchních částí atmosféry a ionosféry Země.
  • Byly nalezeny dva typy pulsarů: milisekundové, které se točí několiksetkrát za sekundu, a naopak pomalu rotující (jednou za několik sekund).
  • Radioteleskop je rutinně používán k pasivnímu hledání mimozemských signálů v pásmu 1 až 3 GHz. Zatím bezúspěšně.
 
obsah
 
 
 

 
Jak je starý Měsíc?

Tým vědců vedený Der-Chuen Lee (Universtity of Michigan) určil na základě zastoupení izotopů hafnia a wolframu ve dvaceti jedna vzorcích půdy přivezených výpravami Apollo věk Měsíce na 4,51 miliard let s chybou dvě setiny miliardy let. Náš přirozený satelit tedy vznikl asi 60 milionů let po Zemi.
 

-- jd --
obsah

Instantní astronomické noviny vycházejí, pokud nám to naše linka dovolí, každé pondělí a čtvrtek do 18. hodiny. V případě nutnosti i častěji. Archivujeme vždy posledních deset čísel. Redakce: Jiří Dušek (jd, dj), Rudolf Novák (rkn), Zdeněk Pokorný (zp), Jiří Grygar (jg), Marcel Grün (mg), Tomáš Gráf (tg) a Pavel Gabzdyl (pg). Vzkaz redakci můžete zaslat na tuto adresu ibt@sci.muni.cz