Jaroslav Heiniš - revize plynu, Ostrava a okolí, stavební práce, rekonstrukce, hodinový manžel (www.heinis.cz). Ženklava, Kopřivnice, Příbor, Nový jičín, Bělotín, Bílovec...=Jaroslav Heiniš - revize plynu, Ostrava a okolí, stavební práce, rekonstrukce, hodinový manžel (www.heinis.cz). Ženklava, Kopřivnice, Příbor, Nový jičín, Bělotín, Bílovec...
DOMŮ   ARCHIV   IBT   IAN 1-50   IAN 50-226   IAN 227-500   RÁDIO   PŘEKVAPENÍ  
STALO SE

Drobky ve vzdálených končinách -- díl první

Na přelomu srpna a září letošního roku uplynulo deset let od objevu prvního tělesa z Kuiperova pásu -- dosud nejvzdálenější domény ve výzkumu Sluneční soustavy. U příležitosti tohoto výročí uveřejňujeme seriál, který by měl shrnout naše dosavadní znalosti nejen o transneptunikcých objektech, ale i celé vnější oblasti Sluneční soustavy.

Ilustrační foto...Malá tělesa v meziplanetárním prostoru, jako jsou komety a planetky, představují zbytek materiálu, který zbyl v okolí Slunce po zárodečné pramlhovině. Mohou proto být klíčem k odpovědím na otázky, jak vznikla Sluneční soustava a jak se dále vyvíjela. Přestože již dnes máme poměrně dobrou představu o mechanismu akrece planet z materiálu zárodečného disku, některé detaily týkající se vzniku a vývoje zejména vnějších oblastí našeho planetárního systému je třeba ještě „doladit“. Kuiperův pás představuje unikátní laboratoř pro testování našich hypotéz. A nejen to, jeho studium přináší řadu nových otázek, na které ještě odpovědi neznáme. Otevírá se zde nové pole výzkumu, a po deseti letech jsme nejspíše teprve na počátku.

Jedním z prvních, kteří nastínili možnost vzniku pásu těles za drahou Neptunu byl Keneth Edgeworth. Proto se někdy užívá označení Edgeworth-Kuiperův disk (E-K disc), ale poslední léta již převažuje název Kuiperův pás. V pracích z let 1943 a 1949 se zabývá vznikem a vývojem Sluneční soustavy -- na základě (z dnešního pohledu) jednoduchého matematického modelu obhajuje myšlenku vzniku akrecí ze zárodečného disku z plynu a prachu a vyvrací teorie vyvržení planet z materiálu Slunce. Jako logický důsledek akreční teorie je i vznik menších těles za drahou Neptunu -- bylo by neodůvodněné předpokládat, že zárodečný disk končí náhle za Neptunem. Materiál v těchto oblastech by měl spíše zvolna řídnout a dát vznik početnému pásu velmi malých těles.

Z Edgeworthova modelu vychází, že tempo akrece je tím pomalejší, čím delší je oběžná doba formujících se objektů -- a ta je v tomto pásu řádově stokrát delší než v pásu planetek mezi Marsem a Jupiterem a tak autor uzavírá, že tato tělesa budou mnohem menší, než v té době známé planetky (což, jak dnes již víme, pravda není). Čas od času má být některé z těchto ledových těles vychýleno ze své dráhy, dostane se do vnitřních částí Sluneční soustavy a my ho pozorujeme jako kometu.

O dva roky později vychází kniha Astrophysics, mezi jejímiž autory figuruje i Gerard Kuiper. I ten přichází s hypotézou oblaku těles za Neptunem, jako důsledkem po vzniku našeho planetárního systému (dovolme si malou "fonetickou" odbočku: v angličtině se jméno Kuiper běžně vyslovuje jako kaiper, ale správná výslovnost by měla být koiper, neboť zmiňovaný byl Holanďan). Kuiper zřejmě Edgeworthův článek přehlédl a tuto myšlenku vyslovuje nezávisle. Ač původně nazývaný po obou autorech, dnes už se Kuiperův pás označuje častěji po svém druhém "prorokovi". Kdo ví, možná proto, že byl Kuiper astronomem všeobecně známějším, nebo prostě díky jeho jednoduššímu jménu.

Léta teorie a hledání
Vůbec první systematickou prohlídku vnějších oblastí Sluneční soustavy vedl ve 30. a 40. letech dvacátého století C. Tombaugh při pátrání po deváté planetě. Tombaughovo hledání bylo zaměřeno na oblasti v blízkosti ekliptiky s dosahem do 17 magnitud a kromě objevu Pluta v roce 1930 žádné další těleso nenalezl. Ani hypotetické Trojany planety Saturn (objekty v libračních bodech soustavy Slunce -- Saturn, nacházející se 60 stupňů před a za Saturnem) se mu nepodařilo detekovat (prví Trojan Jupitera byl objeven v roce 1906).

V 70. a 80. letech, tak, jak se vyvíjela počítačová technika, bylo možné provádět stále náročnější a rozsáhlejší simulace transportu těles z hypotetického Kuiperova pásu směrem ke Slunci, kde se z nich stávají krátkoperiodické komety. Hlavními argumenty pro tyto studie byly vlastnosti drah komet s oběžnými dobami menšími než 200 let -- tzv. krátkoperiodických:

  1. Oběžné doby většiny (tehdy i dnes) známých krátkoperiodických komet jsou kratší než 15 let (pro 100 ze 120 komet).
  2. Jejich dráhy mají nízké sklony k ekliptice a většina je prográdních, tj. obíhají ve stejném smyslu, jako planety.
  3. Perihelia a afelia těchto drah leží v blízkosti roviny ekliptiky.
Všechna tato fakta (jak uvidíme dále) naznačují, že na vzniku krátkoperiodických komet se významně podílejí vnější obří planety. To samo o sobě ale pro existenci Kuiperova pásu nesvědčí. Dlouho se například věřilo, že krátkoperiodické komety mohou vznikat při blízkých setkáních s obřími planetami z komet dlouhoperiodických, které k nám přilétají z mnohem větších dálek, z Oortova oblaku komet, který obepíná Sluneční soustavu ve vzdálenostech 50 až 100 tisíc astronomických jednotek (dlouhoperiodické komety mají sklony drah úplně náhodné, takže tato obálka by měla být kulová). Pes byl zakopán jinde -- pravděpodobnost takového setkání je velmi malá a abychom vysvětlili pozorovaný počet komet krátkoperiodických, museli bychom tu mít obrovskou populaci přilétávajících dlouhoperiodických komet -- tisíckrát až desettisíckrát více, než kolik jich skutečně pozorujeme! Navíc by se sklony drah takto vzniklých krátkoperiodických komet příliš nelišily od sklonů těch dlouhoperiodických, takže bychom tu měli jak prográdní, tak retrográdní krátkoperiodické komety.

Naproti tomu dostatečně hustý disk komet na transneptunických drahách, neustále narušovaný gravitačními poruchami velkých planet, vyhovuje lépe. Neobvyklé těleso, obíhající mezi drahou Saturnu a Uranu – planetka Chiron o velikosti 100 km, kterou objevil Charles Kowal 18. října 1977 -- do tohoto schématu rovněž dobře zapadlo. Mohlo by jít o jakýsi přechodný stupeň mezi objekty Kuiperova pásu a kometou.

Ilustrační foto...

Krátkoperiodické komety přibývají ve Sluneční soustavě tempem řádově jedna kometa za 100 let (samozřejmě stejnou rychlostí i ubývají -- padají do Slunce, srážejí se s planetami, rozpadají se vlivem slunečního záření -- proto jejich populace zůstává přibližně stejná). Takto rychlý přísun těles (ano, z astronomického hlediska je to poměrně rychlý proces) vyžaduje, aby v oblasti velkých planet existovala dostatečně velká "zásobárna", ze které budou doplňovány (nemluvě o Kuiperově pásu, který musí živit tuto zásobárnu) -- odhadem asi 105 komet. Chiron pak představuje špičku ledovce. Z pozorování komet je navíc již dlouho známo, že jejich rozdělení podle jasností se řídí přibližným vztahem log N(H) ~ Hk (logaritmus počtu komet N s absolutní jasností menší než H je úměrný k-té mocnině H). Pokud tato závislost platí v celém rozsahu magnitud, potom mezi 105 kometami jasnějšími než H=16 mag (nejslabší známé komety) budou mít největší objekty absolutní jasnost mezi 3,5 až 7,7 mag. Takže existence Chironu, jenž má H=7,0 mag není překvapující.

Tombough a Kowal nebyli jedinými, kteří se pokusili transneptunické objekty nalézt. Uveďme alespoň stručný přehled všech těchto neúspěšných prohlídek:

  • Tombough v letech 1929 až 1945 prohledal 19500 stupňů čtverečních v oblasti ekliptiky do limitní jasnosti 16 mag. Objevil pouze planetu Pluto (14 mag). Ve stejné době snímkoval i 25500 stupňů čtverečních do 15,5 mag a 28000 stupňů čtverečních do 13,5 mag, bez výsledku. V letech 1939 -- 1940 prohledal 1530 stupňů čtverečních v oblasti ekliptiky do 17,3 mag.
  • Kowal snímkoval 6400 stupňů čtverečních v oblasti ekliptiky do 20 mag v letech 1976 -- 1985. Objevil planetku (Kentaura) Chiron (18 mag).
  • Luu a Jewitt v roce 1987, 297 stupňů čtverečních pomocí Schmidtovy komory do 20 mag, dále 0,34 stupňů čtverečních do 24 mag. pomocí CCD.
  • Levison a Duncan v letech 1988 -- 1989, 4,9 stupňů čtverečních do 22,5 mag.
  • Další, již méně významné prohlídky uskutečnili Cochranové a Torbett v roce 1991 a Tyson a další v roce 1992.
Jejich nezdar spočíval především v příliš jasné mezní hvězdné velikosti nebo malé oblasti, která byla prohledávána (nebo obojí). Limitní janost udávaná u těchto prohlídek neznamená, že objekt dané jasnosti bude vždy objeven. Většinou se volí tak, že existuje padesátiprocentní pravděpodobnost odhalení tělesa o dané jasnosti na snímcích. Mohlo by se zdát, že neúspěšné prohlídky jsou bezcenné a nemají informační hodnotu, ale není tomu tak. Umožňují totiž omezit závislost počty a rozměry hypotetických těles, jak uvidíme dále.

V roce 1993 přicházejí astronomové M. Holman aj. Wisdom z Massachusetts Institute of Technology s rozsáhlou simulací, která si klade za cíl stanovit doby, po které jsou objekty na různých drahách mezi velkými planetami schopny vydržet, než dojde k jejich blízkému setkání s nějakou planetou (dráhy těchto malých těles se zvolna mění díky gravitačnímu působení planet) a jsou vyslány do vnitřních oblastí Sluneční soustavy jako kometa, nebo naopak vyvrženy ven. Z těchto dob můžeme odvodit množství těles, které se v daných oblastech vyskytují -- čím delší je jejich životní doba, tím větší populaci lze očekávat.

Životní doby, které vidíme na obrázku, jsou jen orientační a v žádném případě neznamenají, že po daném čase bude těleso z oblasti vyvrženo. Některé částice v simulaci "přežily" po celou dobu výpočtu (800 milionů let), žádná z nich ovšem nezažila blízké setkání s některou z planet dříve, než udává graf. "Vrcholky" v zobrazené závislosti, které odpovídají svou polohou poloosám drah velkých planet, představují objekty, které byly zachyceny v libračních oblastech těchto planet (Trojané Jupiteru, Saturnu, Uranu a Neptunu).

Nejdelší životní doby vykazují částice za drahou Neptunu. To posiluje hypotézu možné existence Kuiperova pásu, a navíc i zde jsou patrné oblasti, jejichž životní doby jsou kratší. A právě odtud by k nám mohly přilétat krátkoperiodické komety.

(pokračování příště)

Petr Scheirich

 IAN.cz
Probíhá experiment. Stránky se pomalu dostávají ze záhrobí zpět na světlo digitálního světa... Omluvte nedostatky, již brzy snad na této adrese najdete víceméně kompletní archiv IAN...
archiv zdroj
RULETA
Povrch Marsu
Ilustrační foto...
Rentgenoví Češi
Ilustrační foto...
Genesis přeci jenom úspěšná
Ilustrační foto...
Roční statistika projektu HOP
Ilustrační foto...
Chandra spatřila nejjasnější supernovu v histo
Ilustrační foto...
STALO SE
4.12.2012 -
Probíhá experiment. Stránky se pomalu dostávají ze záhrobí zpět na světlo digitálního světa... Omluvte nedostatky, již brzy snad na této adrese najdete víceméně kompletní archiv IAN...

WEBKAMERA
 Upice webcam / widecam
UPICE WEBCAM

Add to Google

 

Pridej na Seznam
 

  © 1997 - 2017 IAN :: RSS - novinky z astronomie a kosmonautiky SiteMap :: www :: ISSN 1212-6691