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 druhý

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.

První objev a následující desetiletí
Ilustrační foto...Na přelomu října a září 1992 se neúnavné duo hledačů transneptunických objektů David Jewitt a Jane Luu konečně dočkalo. Na snímcích pořízených v noci 30. a 31. srpna a 1. září pomocí 2,2metrového dalekohledu Havajské University objevili objekt slabý asi 23 magnitudy -- dostal označení 1992 QB1 -- s pomalým retrográdním pohybem, jenž mohl odpovídat kruhové dráze ve vzdálenosti 37 až 59 astronomické jednotky -- tedy prokazatelně za Neptunem. (Pohyboval se tedy opačným směrem, než obíhají planety -- v blízkosti opozice se takto jeví pohyb všech těles za drahou Země.) Než však mohlo být definitivně prokázáno, že se jedná o těleso z Kuiperova pásu, musela být uskutečněna ještě další astrometrická měření s dostatečným časovým odstupem. Samotná pozorování z těchto tří nocí totiž nevylučovala ani parabolickou dráhu v blízkosti Země -- mohlo tak jít o slaboučkou kometu.

Něco ale naznačovala i červená barva objektu. O objektech Kuiperova pásu se dnes často říká, že (některé) mají výrazně červenou barvu. To je ale pouze astronomická hantýrka, která znamená, že ve fotometrickém filtru R (red) má objekt větší jasnost než ve filtru V (visual). Kdybychom se na takové těleso mohli podívat pouhým okem, určitě by nám nepřipadalo červené, ale spíše docela obyčejně černé. Právě jeho velmi tmavá barva způsobuje, že objekt září více v tepelném -- infračerveném -- oboru a tudíž je v červené oblasti jasnější než ve vizuální. Červenou barvu povrchu může způsobit vysoký obsah organických látek -- jak tyto sloučeniny na povrchu vznikají, si řekneme v některých z dalších částí seriálu. Toto první těleso dostalo později jméno Cubewano, podle výslovnosti jeho označení QB1 (kjú bí uan).

Na objev dalších objektů si astronomové museli počkat více než rok. Stalo se tak 16. a 17. září 1993, tělesa dostala označení 1993 SB, 1993 SC a objevil je tým vedený I. Williamsem na observatoři na Kanárských ostrovech (druhé místo tedy patří Evropanům, nicméně dnes co do počtu objevených transneptunických těles bezkonkurenčně vedou Američané).

K datu 4. září 2002 je známo již celkem 560 těles Kuiperova pásu a 120 Kentaurů a objektů rozptýleného disku. Více k tomu řekne obrázek a komentář k němu.

Ilustrační foto...

Čeho si lze na obrázku všimnout? V první řadě je ihned patrné, že objekty se kupí ve velmi úzkém pásu v blízkosti roviny ekliptiky. Je to jeden z mnoha tzv. výběrových efektů, za který může způsob, jímž jsou tělesa vyhledávána. Většina prohlídek se totiž soustřeďuje právě do oblastí kolem ekliptiky, kde se předpokládá (zcela odůvodněně) nejvyšší hustota pásu a tudíž i největší pravděpodobnost objevu tělesa. Sklony některých drah ale dosahují až 30 stupňů, takže skutečná šířka disku je větší, než pozorujeme. Mimochodem právě sklon dráhy je jedním z nejpřesněji a nejsnáze stanovených elementů dráhy u všech transneptunických těles. Stačí k němu obvykle jen pár pozorování z jedné či více nocí.

Vedle vlastního Kuiperova pásu existují ve vnějších oblastech Sluneční soustavy další dvě již několikrát zmiňované dynamické skupiny -- Kentauři a objekty rozptýleného disku (Scattered Disc Objects -- SDOs). Kentauři jsou tělesa obíhající mezi drahami Neptunu a Jupitera, kam se dostali vlivem blízkých setkání s velkými planetami nebo díky jejich dlouhodobému gravitačnímu působení. Název této skupiny není samoúčelný -- Kentaur, napůl člověk a napůl kůň, má symbolizovat přechodné stadium mezi planetkou a kometou, některá tělesa z této skupiny totiž skutečně jeví známky kometární aktivity, především v blízkosti perihelu své dráhy.

Objekty rozptýleného disku vznikají podobně jako Kentauři (nebo lze říci, že jsou jejich předstupněm), ale jejich dráhy sahají do větších vzdáleností. Perihelia sice leží v oblasti velkých planet, ale největší afelia zatím známých těles jsou až 400 astronomických jednotek.

Při pohledu na Kuiperův pás ze severní strany ekliptiky zaujme na první pohled jeho značně nepravidelná paprskovitá struktura. I toto je artefakt různých metod jejich hledání. Lze je obecně rozdělit na dva typy -- tzv. wide field survey a pencil-beam survey.

Wide field prohlídky jsou zaměřeny na prohledání co možná největší oblasti ekliptiky, používají se k nim spíše menší dalekohledy a kratší integrační doby (pod 300 sekund). Mezi nejvýkonnější v této metodě patří prohlídky s pomocí těchto dalekohledů: Cerro-Tololo InterAmerican Observatory 1,5 m telescope, University of Hawaii 2,2 m telescope, Canada-France-Hawaii 3,6 m telescope (poslední dva stojí na vrcholu sopky Mauna Kea), 2,5 m Isaac Newton Telescope (La Palma, Kanárské ostrovy), 4 m Mayall Telescope v Kitt Peaku.

Pencil-beam prohlídky pátrají v úzké oblasti (ve "svazku o velikosti tužky") a jejich cílem je nalézt co možná nejslabší objekty s využitím obřích dalekohledů (např. Keckovy dalekohledy na Havaji nebo 8,2 m VLT v Chile) a dlouhých expozičních dob. Právě objekty z těchto prohlídek vytvářejí "paprsky" v rozložení známých těles, protože všechny leží v malém výseku oblohy. Za krátkou dobu několika let od objevu do současnosti se ani nestihnou na své dráze posunout tak, aby to bylo výrazně zřetelné.

Ilustrační foto...

Důležitý rozdíl mezi těmito dvěma přístupy je problém s follow-up astrometrií u pencil-beam prohlídek. Po objevu tělesa je nutné pořídit další snímky s časovým odstupem pro určení poloh potřebných k výpočtu dostatečně přesných parametrů dráhy. Jinak by byl objekt velmi brzo ztracen. Zatímco vlastní dalekohledy určené k prohlídce používají mozaiku velkých kamer, např. osm či dvanáct kamer s rozlišením 2048 x 4096 pixelů v ohniskové rovině dalekohledu, které jim umožňují snímkovat naráz velkou část oblohy, pro follow-up pozorování postačuje obvykle menší dalekohled i menší kamera. Přestože expoziční časy musí být delší, celkový pozorovací čas je mnohem kratší než u prohlídek, neboť pozorovatelé již vědí, kde objekt hledat. Objekty nalezené pomocí pencil-beam prohlídek jsou ale někdy tak slabé, že pro jejich následná pozorování malé dalekohledy nestačí. Takže follow-up astrometrie je buď zcela nemožná, nebo je třeba žádat o další drahý čas na obřích teleskopech.

Některá místa v Kuiperově pásu na obrázku jsou navíc prakticky prázdná. To jsou oblasti, kde ekliptiku protíná Mléčná dráha (na obrázku nahoře a dole) a v těch se vůbec nehledá. Na pozadí nesmírného množství slabých hvězd by se to podobalo hledání jehly v kupce sena, bylo by to úsilí vynaložené zbytečně.

Poslední věcí, která bije do očí hned na první pohled, je fakt, že Kuiperův pás jakoby náhle končí ve vzdálenosti 50 astronomických jednotek od Slunce. Vysvětlení se pokusíme nalézt v další části seriálu.

 

Dynamické skupiny ve vnějších oblastech Sl. Soustavy
Zastavme se ještě předtím, a objasněme si některé pojmy, které se již výše objevily. Za drahou Jupiteru, vedle komet typu Schwassmann-Wachmann 1, které obíhají v blízkosti jeho dráhy, dělíme nově objevená tělesa do těchto kategorií:

  • Kentauři
  • Objekty Kuiperova pásu (Kuiper Belt Objects -- KBOs), které se dělí na tzv. klasické objekty Kuiperova pásu (CKBOs), neboli Cubewanos -- podle svého typického představitele, a tělesa v orbitální rezonanci s Neptunem. Z rezonantních tvoří největší část tzv. Plutinos (Pluto je jejich největším členem), které jsou v rezonanci 3:2.
  • Objekty rozptýleného disku (cattered Disc Objects -- SDOs).

Kentauři jsou tělesa, která obíhají v oblasti velkých planet, tedy mezi drahou Jupiteru a Neptunu. Svůj název si vysloužili tím, že některé z nich jeví známky kometární aktivity, jedná se tedy o přechodné stadium mezi planetkou a kometou. Tato tělesa se na své dráhy dostávají gravitačním vlivem planet -- nejprve Neptuna a později i ostatních vnějších planet. Nejde jen o přímá setkání, která jsou v tomto směru nejúčinnější, ale i dlouhodobé vzdálené gravitační působení může při vhodných kombinacích elementů dráhy tělesa a rušící planety jejich dráhy měnit. Při těchto změnách zůstává zachována velká poloosa dráhy, ale excentricita se mění (v časové škále desetitisíců až statisíců let), čímž se těleso dostává v perihelu blíže a blíže ke Slunci, až jeho dráha protne dráhu některé z planet a velmi brzy dojde k těsnému setkání.

Ilustrační foto...

Kentaury, na rozdíl od transneptunických těles, je poměrně složité objevit a vyžaduje to větší nároky na dalekohledy. A to i přesto, že jsou blíže a tudíž by měly být jasnější. Jenže právě díky blízkosti a rovněž kvůli výstředným drahám je jejich úhlový pohyb na obloze podstatně vyšší. Typické objekty Kuiperova pásu mají úhlový pohyb asi 3 vteřiny za hodinu. To umožňuje snímkovat oblohu s poměrně dlouhými expozičními časy, aniž by se na snímku objekt výrazně posunul (běžná praxe je ta, že expoziční čas by neměl překročit dobu, za kterou se těleso posune více, než o kolik ho rozmaže přirozený seeing -- chvění atmosféry, což pro tělesa z Kuiperova pásu a velmi kvalitní pozorovací podmínky dává asi 600 s). Naproti tomu Kentauři se mohou pohybovat i rychlostmi až 20" za hodinu. Během delších expozic se proto na snímcích "rozmažou" svým vlastním pohybem a stávají se tak efektivně mnohem slabšími. Jinak řečeno, dlouhé expozice u těchto těles nemají význam a dosah k menším jasnostem se jimi nezvýší.

Podobným mechanismem jako Kentauři se na své dráhy dostávají i objekty rozptýleného disku. Od Kentaurů se liší tím, že jsou naopak vyvrženy na dráhy zasahující daleko za oblasti Kuiperova pásu (rekordmanem je těleso 2000 OO67, jehož afélium je ve vzdálenosti 1099 AU od Slunce). Jejich perihelia ale leží v Kuiperově pásu nebo mezi velkými planetami (alespoň u těch známých, většina SDOs byla objevena v blízkosti svých perihelů, protože do větších vzdáleností zatím "nedohlédneme"). Objekty rozptýleného disku a Kentauři tak tvoří dvě původem velice podobné skupiny a navzájem se "míchají" -- z Kentaurů se mohou stát SDOs, jestliže dojde k jejich těsnému přiblížení k nějaké z planet.

Ilustrační foto...

Klasické objekty Kuiperova pásu obíhají za Neptunem po drahách ne příliš odlišných od kruhových. Jejich velké poloosy mají hodnoty přibližně od 40 do 46 AU a perihelia leží minimálně dvě astronomické jednotky za drahou Neptunu.

Naproti tomu tělesa v rezonanci mají dráhy výstřednější a mnohé z nich se dostávají blíže Slunci než Neptun. Orbitální rezonance 3:2 znamená, že během tří oběhů Neptunu oběhne těleso okolo Slunce dvakrát. Jejich velké poloosy mají hodnoty přibližně 39,4 AU. Vedle rezonance 3:2 jsou ještě poměrně významné rezonance 2:1 (velká poloosa a cca 47,8 AU) a 4:3 (a cca 36,4 AU), ačkoli co do počtu známých těles jsou obsazeny mnohem méně.

Ilustrační foto...


(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
Záviš Bochníček zemřel
Ilustrační foto...
O sobotním dění nad Třešňovou ulicí
Ilustrační foto...
Česká republika by měla vstoupit do ESO v lednu
Ilustrační foto...
Žeň objevů 2001 -- díl třetí
Ilustrační foto...
Hvězdný posel -- díl sedmý
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