29. března 2018

Věda z říše ledových trpaslíků


   V posledním březnovém týdnu hostila portugalská Coimbra astronomickou konferenci The Transneptunian Solar System. Jak název napovídá, šlo o setkání astronomů zaměřené na sdílení poznatků o tělesech Sluneční soustavy obíhajících za dráhou Neptunu. Tato trans-neptunická oblast je naším současným horizontem poznání, odkud pravidelně přicházejí objevy nových světů a jejíž celkovou strukturu teprve postupně po krůčcích odhalujeme. Zde zmíním jen několik zajímavostí zachycených především na Twitteru pod hashtagem #TNO2018.

V Coimbře se sešla astronomická elita. Tohle jsou moderní dobrodruhové, kteří objevují „země neznámé“ za hranicemi zmapovaných světů:
Společné foto astronomů
Fotoalbum z konference

Abychom se orientovali v prostoru a v oblasti, o které bude řeč, přikládám následující nákres struktury trans-neptunického regionu s vyznačením jednotlivých těles, jejich velikostí, vzdáleností, oběžných dob, sklonů oběžných drah, populační příslušnosti a umístění v orbitálních rezonancích:

  • Jedním z významných prezentovaných poznatků je hustota trpasličí planety Makemake. V roce 2016 byl totiž objeven měsíc obíhající kolem Makemake, což umožnilo spočítat hmotnost systému a odvodit hustotu planetky. Ta činí 2,1 g/cm3 (zdroj), čímž se Makemake z hlediska střední hustoty řadí mezi Neptunův měsíc Triton a trpasličí planetu Ceres a zároveň tímto parametrem nijak výrazně nevybočuje ze známé skupiny největších „trans-neptuniánů“.
  • Makemake a jejího přirozeného satelitu se týká i druhá zajímavost: Z měření orbitálních parametrů měsíčku vyplývá, že jeho dráha je k nám momentálně natočena tak, že by mělo docházet ke vzájemným zákrytům měsíčku s planetkou (zdroj). Situace, která znovu nastane až za 175 let, nám může pomoci získat hrubou představu o vzhledu povrchu Makemake i přes propastnou vzdálenost, která nás od ní dělí! Je vtipné, jak se historie opakuje: Krátce po objevu měsíce Charon u tehdy-planety Pluto se také ukázalo, že zrovna dochází k jejich vzájemným zákrytům, a tak vědci získali albedovou mapu Pluta dávno před tím, než na něj mohl být namířen Hubbleův vesmírný teleskop nebo k němu vyslána průzkumná sonda.

  • Když už zmiňujeme průzkumnou sondu k Plutu: New Horizons pozorovala i planetku Makemake a další „velké trpaslíky“ jako je Haumea či Quaoar (zdroj). Bylo to sice z opravdu velké vzdálenosti (~60 AU), ale zato z perspektivy, která je ze Země nedosažitelná. To umožní upřesnit, jak se od těchto trpasličích planet odráží a rozptyluje světlo a tedy odvodit některé vlastnosti jejich povrchů (zdroj).
  • Sonda New Horizons zaznamenává také světelné křivky vzdálených objektů a dokáže měřit i delší rotační periody. Například 19 hodinová rotace objektu 2012 HE85 by se ze Země odhalovala jen velmi těžko (zdroj).

  • U žádné z největších trpasličích planet (Eris, Haumea, 2007 OR10, Makemake) nebyly detekovány žádné další obíhající měsíčky jasnější než 26 mag, což je citlivost Hubbleova teleskopu. Jediná trpasličí planeta, která nebyla na přítomnost satelitů prověřena vícekrát, je prozatím osamocená bezměsíčná Sedna (zdroj).
  • Teoreticky by ještě nějací další dosud neobjevení průvodci mohli existovat kolem trpaslíků Quaoar a 2007 OR10, jelikož dráhy jejich známých měsíců jsou docela eliptické a uvažuje se, jestli je takto neprotáhli a neudržují právě nějací nespatření souputníci (zdroj).
  • Planeta Haumea má dva známé měsíce. Jejich přítomnost je patrná dokonce z astrometrických měření oběhu Haumey kolem Slunce a v těchto datech prý existuje i náznak dalších dvou dosud nepozorovaných měsíčků obíhajících Haumeu na nižších drahách (zdroj).
  • Stále nepojmenovaný trpaslík 2007 OR10 je tajuplným objektem. Jeho naměřené spektrální charakteristiky se od sebe vzájemně hodně liší (zdroj) a jeho hustota má stále velké rozmezí nejistoty (zdroj). Přitom se jedná o jednu z největších trpasličích planet.

  • Co se týče menších planetek v Kuiperově pásu: Zdá se, že objekty se sklonem oběžné roviny k ekliptice menším než 21° mají barvy laděné spíše do červena, zatímco tělesa s vysokou inklinací jsou spíše modrá (zdroj). Jedná se tedy o dvě různé populace?

  • Důležitým členem „klasických chladných“ objektů Kuiperova pásu (tedy těch červených s nízkým sklonem dráhy) je planetka 2014 MU69 (nyní přezdívaná Ultima Thule). Míří k ní totiž sonda New Horizons.
  • Po úspěšné pozemní pozorovací kampani hvězdných zákrytů během léta 2017 se astronomové chystají rozmístit další síť dalekohledů pro zachycení zákrytu 4. srpna 2018 tentokrát v Kolumbii nebo v Senegalu (zdroj).
  • Ačkoli po prvotní analýze zákrytů z roku 2017 to vypadalo, že Ultima Thule je nejen binární povahy, ale ještě navíc kolem dvojité hlavní složky obíhá menší vzdálenější měsíček, nyní se vědci přiklánějí k vysvětlení, že pozorování měsíčku bylo způsobeno spíše nepřesnými astrometrickými daty (zdroj). Tak jako tak nás (a hlavně sondu New Horizons) čeká 1. ledna 2019 zajímavé dobrodružství při odkrývání podoby nejvzdálenějšího lidmi spatřeného světa.
  • Nejasnosti o základních charakteristikách Ultimy nijak neusnadňují plánování automatické pozorovací sekvence pro sondu. Vždyť dokonce stále neznáme ani rotační periodu tělesa (zdroj), neboli rychlost otáčení planetky kolem vlastní osy.
  • Povede-li se pozorování nadcházejícího hvězdného zákrytu, vyjasní se hlavně očekávaná rizika pro prolétající sondu. Astronomové by rádi vyloučili (nebo co nejlépe charakterizovali) případné prstence nebo jiný materiál v okolí planetky a také lépe změřili její tvar a rozhodli, zda má binární či „bramborovitou“ povahu (zdroj).

  • Binární tělesa nejsou v Kuiperově pásu neobvyklá, ale barevně bývají laděná spíše do modra (zdroj). Jsou-li tyto modré binární páry vytlačeny do oblasti jinak červených klasických objektů Kuiperova pásu prvotní migrací Neptunu, musely už jako binární vzniknout. (All planetesimals born near the Kuiper Belt formed as binaries)
  • Zajímavým párem je planetka Manwë-Thorondor, která obíhá na dráze v rezonanci 7:4 s Neptunem. Novým poznatkem však je, že větší ze složek - Manwë - je navíc sám o sobě kontaktním binárním tělesem (zdroj).
  • Zástupců z fantasy světa J. R. R. Tolkiena je mezi binárními světy trans-neptunického regionu více - Varda se svým průvodcem Ilmarë aspiruje při průměru kolem 700 km na titul trpasličí planeta. (The Mutual Orbit, Mass, and Density of the Large Transneptunian Binary System Varda and Ilmarë)

  • Dvojitou planetkou je samozřejmě i největší z trpaslíků - Pluto - s nímž cloumá převozník Charon. Oběžná doba Pluta kolem Slunce je v poměru 2:3 s oběžnou dobou Neptunu. Objektům v takové rezonanci se říká plutina.
  • Zmenšenou verzí systému Pluto-Charon je druhé největší rezonanční plutino - Orcus - se souputníkem jménem Vanth. Planetka Orcus obíhá Slunce po dráze, která jakoby by byla zrcadlovým odrazem dráhy Pluta.
  • I nejhmotnější trpasličí planetu - Eris - doprovází solidně rozměrný měsíc nazvaný Dysnomia. Běloskvoucí Eris se dostává od Slunce mnohem dál než Pluto a řadí se do tzv. Rozptýleného disku.
Tři trpasličí planety se svými velkými měsíci ve vzájemném měřítku. Pluto s Charonem vyfotila sonda New Horizons, zatímco pro znázornění dvojic Orcus a Vanth respektive Eris a Dysnomia jsou použité upravené snímky měsíců Rhea a Titania respektive Triton a Tethys.
(Some big moons in the Kuiper belt | The Planetary Society) --- (Medium-sized satellites of large Kuiper belt objects)



  • Některé objekty obíhají Slunce po polárních drahách nebo-li se sklonem oběžné roviny k ekliptice ~90°. Neočekávané je, že takto kolmo obíhající objekty jako 2015 BZ509, 2011 KT19 (přezdívaný Niku) a 2008 KV42 (přezdívaný Drac) jsou zároveň v orbitální rezonanci s Neptunem (zdroj). Existuje mezi těmito třemi planetkami nějaká souvislost? Máme očekávat celou populaci kolmo obíhajících rezonujících objektů? A jak se na takovou dráhu vůbec dostaly? Že by „spadly“ z Oortova oblaku (Oort cloud origin for the high-inclination, high-perihelion Centaurs)?
  • Svou roli v ovlivnění drah těchto objektů mohla sehrát také stále hledaná Planeta 9. Dobrá zpráva pro její příznivce je, že ze simulací vyplývá, že základní pozorovaná struktura Kuiperova pásu by vypadala stejně, ať už uvažujeme Sluneční soustavu se čtyřmi obřími planetami nebo s pěti (zdroj).
  • Důkazy pro i proti Planetě 9 prezentovaly oba „tábory“ (zdroj). Situace zdaleka není tak jednoznačné, jak se snaží ukázat příznivci Deváté planety. Zároveň mnohé souvislosti nelze jen tak přehlédnout a je potřeba je uspokojivě vysvětlit, jestliže existenci Devítky nepřijímáme.
  • Rozluštit tento otazník výrazně pomůže více nalezených trans-neptunických objektů (zdroj). Astronomická komunita se těší zejména na rozestavěný dalekohled LSST (zdroj), který naprosto změní náš způsob pozorování oblohy a mimo jiné zmnohonásobí počty známých planetek (zdroja souvislostí mezi nimi.
  • První světlo dalekohled zachytí v roce 2020. Náhled na to, co se dá od projektu LSST očekávat shrnuje studie Large Synoptic Survey Telescope Solar System Science Roadmap
  • Obrovské množství dat, která LSST bude každou noc produkovat si vyžádá zavedení sofistikovaných programů umělé inteligence, jež budou data třídit a zpracovávat (zdroj). Současné přehlídky oblohy sice pozorují automaticky a produkují kvanta dat, ta ale pořád procházejí lidé. Od LSST toho ale bude přicházet tolik nového, že ani obrovský tým by nezvládal všechno probírat (zdroj).

  • Co se týká současných pátracích projektů: Scott Sheppard hlásí objev 97 nových objektů ve vzdálenostech větších než 50 AU. Mezi nimi vyčnívá třeba již tři roky pozorovaný objekt na stabilní dráze s perihelem 65 AU a afelem ~2000 AU momentálně vzdálený 83 AU (zdroj). Nebo další, údajně dokonce jedna z největších dosud objevených trpasličích planet, navíc s vlastním měsícem (zdroj).
  • Projekt DES (Dark Energy Survey) přispěl Sluneční soustavě objevem dalších 200 objektů s perihelem ležícím až za Neptunem, střední poloosou větší než 250 AU a sklonem dráhy přes 10° (zdroj). Mezi nimi je zajímavý například poměrně jasný objekt s poloosou 450 AU a sklonem dráhy 54° (zdroj). DES je citlivý právě na tělesa s vysokou inklinací (zdroj) a očekává se, že objeví alespoň 1000 dalších vzdálených planetek (zdroj).
  • K březnu 2018 známe něco kolem 2500 trans-neptunických objektů. Toto číslo navýší mimo jiné také projekt TAOS II, což bude trojice dalekohledů dlouhodobě pozorující deset tisíc hvězd s cílem zachytit jejich zákryty neznámými vzdálenými planetkami (zdroj). Pozorovat 10 000 hvězd by obnášelo zpracovat 250 terabajtů dat každou noc (!), jelikož se ale bude ukládat vždy jen malé okénko kolem každé pozorované hvězdy, sníží to datový tok „jen“ na 3 až 4 TB za noc (zdroj).

  • Jediným průzkumníkem, který se pohybuje téměř na dosah těmto světům, je sonda New Horizons. Její hlavní představitel Alan Stern se nenechal omámit úspěchy u Pluta a pilně pracuje na návrzích dalších ambiciózních objevitelských výprav (zdroj).
  • Celý proces je vzhledem k propastným vzdálenostem a složitosti takových misí běh na dlouhou trať a vyžaduje vícegenerační úsilí. Mnoho z těch, kteří takovému projektu věnují celou svou kariéru, se ani nedožije výsledků (zdroj). Celá mezinárodní komunita musí dlouhodobě spolupracovat, abychom mohli posouvat hranice našeho poznání. Věda spojuje.

Na závěr se podíváme na oblohu „očima“ dalekohledu Kepler. Nejjasnější objekt, který putuje zorným polem tam a zase zpátky je planeta Uran. Povšimnout si lze i několika měsíců kolem něj obíhajících. Pozoruhodné je ale množství „drobotiny“, jež zorným polem také prochází - všechny pohybující se tečky jsou různé planetky a asteroidy na svých drahách kolem Slunce.
(zdroj)

Toť můj výběr střípků z konference The Transneptunian Solar System 2018. Příští konference o trans-neptunickém regionu se koná v roce 2021 v Taipei (zdroj)....
(zdroj)

OSSOS | Col-OSSOS


21. března 2018

Putování Měsíčního srpku


   Za jasných večerů nyní dominují soumrakové obloze Venuše s Merkurem ve vzájemné konjunkci. S příchodem jara kolem dvou vnitřních planet navíc procházel mladý Měsíc nedlouho po novu. Prostřednictvím snímků od astro-fotografů z různých míst na Zemi můžeme sledovat postupnou pouť měsíčního srpku poblíž planet v průběhu hodin a dní.

18. března 2018
Srpek osvětlený jen z 1,6% se topí v nízké oblačnosti pod planetami, jak bylo vidět z Polska.
Piotr Majewski
Stejně tenký srpek zachycuje další snímek z Polska.
Piotr Potepa
O trošičku výše Měsíc povylezl, když se rozsvítila pouliční světla ve španělské Seville.
Project Nightflight
O poznání blíže k planetám se srpek Měsíce nacházel, když zapadal nad Tenerife na Kanárských ostrovech.
Mauricio Labrador Garcia
Soumrak dostihl i zemi za oceánem, a tak nad městem Newport News na východním pobřeží USA mohli takhle krásně zachytit popelavý svit Měsíce.
Stephen Gagnon
Když padl večer i na Floridě, Měsíc se zrovna ocital na úrovni Venuše.
Jun Lao
Onen popelavý svit Měsíce je vlastně sluneční světlo odražené od Země matně osvětlující tmavou část měsíčního kotouče. Zachyceno v Utahu.
Paul Martini
Soumrak se posunul dál na západ a nad Flagstaffem začala nebeská konjunkce kopírovat místní krajinu.
David Blanchard
Vskutku magická scenérie se naskytla pozorovatelům na rozeklaném pobřeží Kalifornie.
Edgar Chen

19. března 2018
O den později se vracíme do Polska. Fotografie odhalí i okem stěží viditelnou planetu Uran, která se také zrovna nachází na večerní obloze.
Piotr Majewski
Planety s Měsícem nad Švédskem.
P-M Hedén
Stejná situace se odehrávala nad paneláky v hlavním městě Norska.
Bjørn Håkon Granslo
Jen nepatrně se Měsíc od planet vzdálil, když byl vidět nad Britskými ostrovy.
Roger Homan
Než však padl další večer i na Spojené státy, stihl Měsíc planetám ještě o kus poodskočit.
Chris Cook

20. března 2018
S nebeskou konjunkcí se rozloučíme nad Japonskem v den jarní rovnodennosti.
Masa Nakamura


21. ledna 2018

Padají na Chiron jeho prstence?


   Jedním ze zvláštních objektů Sluneční soustavy je těleso nazvané Chiron. Už jen samotný fakt, že Chiron je klasifikován zároveň jako planetka (2060) Chiron a zároveň jako kometa 95P/Chiron, ho řadí mezi pozoruhodné objekty. Navíc se zdá, že kolem tohoto světa krouží prstenec drobných úlomků.

   Chiron se z hlediska orbitálních parametrů řadí do populace kentaurů. Okupuje tedy prostor mezi oběžnými drahami obřích plynných planet a jeho vlastní orbita je tak poměrně nestabilní. Jedná se o vůbec prvního identifikovaného kentaura, což má na svědomí Charles Kowal, který si neznámého pohybujícího se objektu všiml v roce 1977 na snímcích z dalekohledu Palomar.
   Jedná se o zhruba dvou set kilometrový balvan taxonomické třídy C. Jeho spektrum se podobá uhlíkatým asteroidům ale také spektru jádra Halleyovy komety. Na přelomu osmdesátých a devadesátých let byla lehká kometární aktivita Chironu detekována, když nejdříve výrazně zjasnil a později se kolem něj vytvořila koma a dokonce krátký ohon. Na rozdíl od běžných komet však hlavní uvolňovanou těkavou látkou nebyla voda, jelikož Chiron je od Slunce příliš daleko, aby případný led mohl takto divoce sublimovat. Nejblíže ke Slunci se totiž Chiron dostává jen o trochu blíž než Saturn, zatímco nejvzdálenější bod jeho dráhy zasahuje až k Uranu.

Oběžná dráha Chironu ve Sluneční soustavě

   Pozorování v dalších letech ukazovala na neobvykle symetrické výtrysky materiálu z Chironu, avšak byl to teprve překvapivý objev prstenců okolo jiného o něco většího kentaura jménem Chariklo oznámený v roce 2014, který spustil úvahy o tom, že pozorované jevy kolem Chironu taktéž souvisí se systémem prstenců. Dynamické simulace naznačují, že případné prstence Chironu by měly přežít jeho dosavadní geologicky krátkou historii v regionu kentaurů.
   Nejnovější studie pak přímo dává do souvislosti pozorovanou kometární aktivitu Chironu s přítomností prstenců a tím podporuje důkazy jejich existence. Materiál z prstenců by totiž měl občas padat na Chironův povrch a tyto nárazy vymršťují prach, který za Chironem vytváří kometární ohon. Definitivně přesvědčivý důkaz o Chironových prstencích se možná skrývá v datech z pozorování hvězdného zákrytu ze srpna 2017. Výsledky z něj však zatím nebyly zveřejněny...

Chiron s drobným ohůnkem na snímku ze září 2015
S. Cikota et al. / CAFOS CAHA