27. ledna 2019

Uran není nudná planeta!


   Ledoví obři Uran a Neptun jsou z hlediska průzkumu docela opomíjené planety. Samozřejmě tomu nahrává jejich velká vzdálenost, ale v případě Uranu tomu napomohly i snímky z Voyageru 2 - jediné sondy, která ledové obry navštívila. Na nich totiž Uran nevykazoval žádné útvary v atmosféře a vypadal jen jako chabá modrozelená koule. Dlouho proto byl považován za nejnudnější planetu Sluneční soustavy. Zde si na snímcích z pěti různých observatoří ukážeme, že tomu tak vůbec není.

   Na následujícím snímku od Voyageru 2 jsou dobře vidět prstence Uranu, které zrovna byly zpříma nasvícené Sluncem. Jak se s oblibou říká - Uran na své dráze jakoby válí sudy - jeho rotační osa leží téměř v rovině jeho oběžné dráhy, což přináší extrémní sezónní změny. V době průletu sondy Voyager 2 v roce 1986 byl Uran v období slunovratu a jeho jižní pól tak byl zrovna natočen směrem ke Slunci, zatímco sever zažíval dlouhou polární noc. Na snímku je identifikováno i několik malých vnitřních měsíčků planety:


   Posuneme se o jedenáct let dopředu do roku 1997. Voyager 2 byl tou dobou už dávno za říší planet, když po průletu kolem Neptunu a jeho měsíce Tritonu mířil zcela mimo rovinu Sluneční soustavy směrem do mezihvězdného prostoru. Jediným instrumentem schopným rozumně rozlišit detaily na Uranu tak byl Hubbleův kosmický teleskop na oběžné dráze Země. Za prvé se změnila perspektiva, jelikož se Uran posunul na své dráze a léto na jeho jižní polokouli se přehouplo do druhé poloviny. Navíc Hubble na rozdíl od Voyageru má detektory schopné zachytit infračervené světlo. Tato vlnová délka nám ukázala, že atmosféra Uranu vůbec není tak jednolitá, ale je rozdělená na jednotlivé pásy a vyskytují se v ní mraky i bouře. Kolem Uranu je opět vidět i několik jeho měsíců a také prstence, které nejvíc prozrazují změnu úhlu, pod kterým Uran pozorujeme:


   Jak se postupně s rozestupem pěti roků mění perspektiva, můžeme porovnat na dalších dvou snímcích z Hubbleova kosmického teleskopu z let 1998 respektive 2003. Na druhém snímku již prstence z našeho pohledu neobepínají celou planetu, jelikož Uran se pomalu blíží ke své rovnodennosti. To přináší sluneční svit dále do jeho severních oblastí, kde se po polární noci probouzejí jasně viditelné bouře. Na těchto snímcích pořízených opět v blízkých infračervených vlnových délkách jsou také již lépe rozeznatelné oddělené atmosférické pásy:

NASA / ESA / STScI / HST

   Při pozorováních v letech 2003 a 2005 navíc Hubbleův kosmický teleskop zachytil dva do té doby neznámé prstence. Ty obkružují Uran až za systémem jeho vnitřních malých měsíčků. Vnořený v novém vnějším prstenci byl navíc objeven měsíček později pojmenovaný po královně Mab, který je pravděpodobně zdrojem prachu, z nějž je vnější prstenec utvořen:


   Zatím jsme si ukázali snímky z kosmické sondy a z kosmického teleskopu. V novém tisíciletí však vstoupily do hry i obří pozemní dalekohledy schopné rozlišit na Uranu detaily srovnatelné s tím, co dokáže Hubble z vesmíru. Následující snímky Uranu pořídil 11. a 12. července 2004 z vrcholku havajské hory Mauna Kea Keckův dalekohled s desetimetrovým primárním zrcadlem:

Lawrence Sromovsky / University of Wisconsin-Madison / W.W. Keck Observatory

   V roce 2007 nastala na Uranu rovnodennost a prstence tedy z našeho úhlu pohledu téměř zmizely. Tento přechod ročních období zaznamenaly osmimetrové dalekohledy VLT Evropské jižní observatoře umístěné na hoře Cerro Paranal v Chile. Na snímku jsou spolu s Uranem zachyceny i čtyři z pěti jeho velkých měsíců, chybí pouze Oberon. V předchozích letech byly bouře pozorovány spíše na severní polokouli Uranu, zde je ale jedna bouře vidět na polokouli jižní, kde bude postupně ubývat slunečního svitu, aby se ve dvacátých letech ponořila do dlouhé polární noci:

ESO / VLT

   Na Uranu se vyskytují také polární záře. I když slovo „polární“ je v tomto případě poněkud zavádějící. Uranovo magnetické pole je totiž značně vychýlené a magnetická osa ani neprochází středem planety. Proto se polární záře na Uranu mohou objevit v prakticky libovolných planetopisných šířkách. Následující obrázky jsou kombinací vždy tří různých snímků - fotky Uranu samotného jsou od sondy Voyager 2 z roku 1986 ve viditelném světle, snímky polárních září (ony světlé flíčky) pořídil v roce 2011 Hubbleův kosmický teleskop ve světle viditelném a ultrafialovém a prstence byly zachyceny pozemními dalekohledy observatoře Gemini taktéž v roce 2011 v infračervených vlnových délkách:

NASA / ESA / L. Lamy (Observatory of Paris, CNRS, CNES)

   Možnosti pozemní astronomie v poslední dekádě obrovským způsobem rozšířila technologie adaptivní optiky, která dokáže jemnými pohyby dalekohledu vynulovat rozmazávající efekt způsobený chvěním zemské atmosféry. Dalekohled Keck II za pomoci adaptivní optiky pořídil 25. a 26. července 2012 sekvence 117 respektive 118 snímků Uranu v infračerveném světle. Jejich kompozice jsou dosud nejlepšími snímky Uranu pořízenými ze Země. Detaily v nich viditelné jsou naprosto bezprecedentní - ostře ohraničené atmosférické pásy, vlnění podél rovníku, různé bouře a také vůbec první pohledy na Uranův severní pól, který byl donedávna ponořen ve tmě. Slunovrat na Uranu proběhne v roce 2028. Jak se k tomuto roku blížíme, vidíme sedmou planetu Sluneční soustavy z perspektivy, ze které jsme ji v takovýchto detailech ještě nikdy neviděli:

NASA / ESA / L. A. Sromovsky / P. M. Fry / H. B. Hammel / I. de Pater / K. A. Rages

ODKAZY:
Uranus | Wikipedia
Seasonal Changes on Uranus | Hubblesite
Keck Telescope Views of Uranus | SolarSystem.NASA
Keck pictures of Uranus show best view from the ground | Keck Observatory
Keck Telescope Images Of Uranus Reveal Ring, Atmospheric Fireworks | ScienceDaily
Keck, Hubble provide new view of Uranus' rings | Berkeley
Hubble Spots Aurorae on the Planet Uranus | Hubblesite
Uranus auroras | Starship Asterisk
High signal-to-noise images of Uranus from Keck II | The Planetary Society
Evidence for undiscovered Uranian moons in 30-year-old Voyager 2 data | Astronomy Now
Uncertain Journey: 30 Years Since Voyager 2’s Encounter With Uranus (Part 1) | AmericaSpace
Mysterious World: 30 Years Since Voyager 2’s Encounter With Uranus (Part 2) | AmericaSpace
What Do Uranus’s Cloud Tops Have in Common With Rotten Eggs? | Gemini Observatory
Why Is Uranus The Only Planet Without Interesting Features On It? | Forbes
Uranus: Orbital Tilt from a Cataclysmic Collision | Centauri Dreams
Did Something Massive Smash Into Uranus? | Gizmodo


19. ledna 2019

Planetky v kurzu #5: Světy před sněžnou čárou



   Malé planety neboli planetky, někdy nazývané také asteroidy, tvoří zdaleka nejpočetnější skupinu těles ve Sluneční soustavě. Od malých kamínků až po stakilometrové balvany jsou rozesety skoro po všech oblastech našeho systému. Jejich různé velikosti, odlišná složení i okolní podmínky vytváří téměř nekonečnou rozmanitost světů. Ve vnitřních oblastech Sluneční soustavy jsme však prostřednictvím robotických sond navštívili zatím jen necelé dvě desítky z nich.

   Sněžná čára Sluneční soustavy je hranice, která odděluje oblast blíže ke Slunci chudou na těkavé látky od oblasti vzdálenější, kde je větší množství ledu a kde jsou těkavé látky stabilnější. Tento předěl není pevnou hranicí a mění se podle sluneční aktivity a dalších vlivů. Obecně se však nachází v oblasti mezi Marsem a Jupiterem neboli v Hlavním pásu asteroidů.

   Naše kosmické sondy zatím navštívily patnáct malých světů pohybujících se dlouhodobě před sněžnou čárou nebo na jejím pomezí. Těchto patnáct jsem doplnil třemi významnými planetkami Hlavního pásu, které byly dosud vyfoceny pouze z dálky přístrojem SPHERE na dalekohledech VLT - asi nejvýkonnějších pozemních teleskopech současnosti. Komety, které do vnitřních oblastí Soustavy přilétají zpoza sněžné čáry a přinášejí s sebou těkavé látky, z nichž jim působením slunečního záření rostou ohony, nyní vynecháme. Zde je tedy 18 „teplých malých světů“ seřazených podle jejich velikosti od největší Vesty (500 km) po nejmenší Itokawu (500 m):


   Jména zobrazených světů a sond, které je vyfotily (po řádcích):

  • Vesta (Dawn), Pallas (VLT), Hygiea (VLT), Psyche (VLT), Lutetia (Rosetta), Mathilde (NEAR)
  • Ida (Galileo), Eros (NEAR), Phobos (MRO), Deimos (MRO), Gaspra (Galileo), Šteins (Rosetta)
  • Annefrank (Stardust), Toutatis (Chang'e2), Dactyl (Galileo), Ryugu (Hayabusa2), Bennu (OSIRIS-REx), Itokawa (Hayabusa)

   Planetku Psyche, jež je zde zatím vidět jen na nezřetelném snímku z VLT, uvidíme v roce 2026 zblízka, jelikož se k tomuto zajímavému kovovému světu chystá průzkumná mise. Další tři asteroidy (Didymos+Didymoon a 2001 CB21) by však do této sebranky měly přibýt už v roce 2022 díky misi DART. Dále v rámci demonstrační mise nové americké lodi Orion (start snad do konce roku 2020) poletí také několik samostatných minidružic, mezi nimiž bude i cubesat poháněný solární plachtou NEA Scout, jehož původně zamýšleným cílem byl extrémně malý blízkozemní asteroid 1991 VG. Vzhledem k dřívějším (a hrozícím budoucím) odkladům první mise Orionu ale možná bude potřeba vybrat cíl jiný. A minimálně na rok 2024 byla odložena i čínská mise k asteroidům, která má navštívit potenciálně nebezpečný asteroid Apophis a alespoň dva další. Uvidíme do té doby nějaké další malé světy z vnitřních teplých oblastí Sluneční soustavy?

Předchozí díly cyklu Planetky v kurzu:


14. ledna 2019

Nové Horizonty: První nahlédnutí za hranice zmapovaných světů


   Dlouhé roky příprav a 6,5 miliardy kilometrů dlouhá cesta kosmickým prostorem trvající třináct let čekaly sondu New Horizons, než mohla 1. ledna 2019 proletět kolem tělesa, které v době jejího startu ještě ani nebylo objeveno. Řeč je samozřejmě o planetce (486958) 2014 MU69, chcete-li Ultima Thule, dosud nejvzdálenějším objektu, který jsme měli možnost zblízka zkoumat.

   Až do posledních dnů před průletem viděla i samotná sonda objekt jen jako rozmazanou tečku. Teprve na Silvestra její kamera začala rozeznávat skutečný tvar planetky:


NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute

   Na Nový rok v 5:33 světového času sonda proletěla 3 500 km od tělesa o jehož existenci jsme věděli sotva pět let. I přes nejistotu ohledně přesné pozice planetky v prostoru byla sonda navedena přesně a o deset hodin později od ní dorazil domů signál potvrzující ve zdraví přežitý průlet a pevné disky plné nashromážděných dat. Radost v řídícím středisku byla jasně znát:

NASA Photo / Bill Ingalls

   Komunikovat se sondou na tak propastnou vzdálenost je náročné a hlavně pomalé - veškerá data se z paměti sondy budou stahovat skoro až do konce příštího roku. Přesto hned následující den byly k dispozici první náhledové snímky a tým New Horizons se o ně nezdráhal podělit. Seznamte se s nejvzdálenějším zblízka spatřeným světem:

NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute

   Výše uvedená fotka je syrový snímek tak, jak ho pořídila monochromatická kamera LORRI, převedený do jpeg formátu a otočený o 180° pro lepší vnímání perspektivy.

   Jak vidno, Ultima Thule je tvořena dvěma téměř sférickými částmi o průměrech zhruba 19 a 14 km, které se musely kdysi spojit při kolizi ve velmi pomalé vzájemné rychlosti. Jedná se o první jednoznačně kontaktní binární těleso, které máme možnost vidět zblízka. Vědecká hodnota Ultima Thule spočívá zejména v oblasti, ve které se pohybuje. Obíhá totiž nejen velmi daleko od Slunce (které ji tak nemohlo přetvořit svým žárem, jako to dělá například kometám), ale i daleko od ostatních planet, které by její dráhu narušovaly. A vskutku - orbita Ultima Thule je téměř kruhová a jen nepatrně odkloněná od roviny Sluneční soustavy. Takovým tělesům říkáme klasické chladné objekty Kuiperova pásu a představují prapůvodní stavební bloky, ze kterých se poskládaly planety a ostatní tělesa Sluneční soustavy. Ultima Thule je tak nejvzdálenější nejen prostorově, ale také časově. Jedná se o primitivní a nepřetvořený objekt z dob vzniku naší Soustavy před více než čtyřmi miliardami let!

   Mezi další prozatím zjištěné parametry Ultima Thule patří její rotační perioda, která je překvapivě dlouhá - celých 15 hodin. Dále zatím nebyla pozorována žádná koma (plynná obálka) ani prach v okolí planetky či žádné obíhající měsíčky. Záměrně píši „zatím“, jelikož většina dat je stále na palubě sondy. K dispozici na Zemi máme jen první ochutnávky z nashromážděného pokladu. Mezi nimi se však nachází i první obrázky z barevné kamery MVIC, které se úzkou komunikační linkou podařilo stáhnout. Již předem jsme věděli, že klasické chladné objekty Kuiperova pásu mívají červený odstín. Podle toho, jak si vyladíme tónování barev při zpracování snímku, dostaneme různé verze barevných pohledů na Ultima Thule:

zpracovali Roman Tkachenko respektive Thomas Appéré

   Kamera MVIC použila pro nasnímání infračervený, červený a modrý filtr. Pokud při zpracování použijeme pouze červený a modrý kanál, přičemž zelenou barvu syntetizujeme jako průměr mezi nimi, získáme přibližný vzhled Ultima Thule v RGB, tedy tak, jak by jí mohly vnímat naše oči:

zpracoval Wildespace

   V souvislosti s binárním charakterem planetky bych se rád ohlédnul za pozorováními hvězdných zákrytů z roku 2017. Mezinárodní pozorovací kampaň jsem tehdy nadšeně sledoval a napsal o ní několik článků. Výsledky okultací binární povahu planetky naznačovaly a skutečný tvar Ultima Thule do pozorovaného stínu zapadá téměř dokonale:

NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute

   Ultima Thule je unikátním objektem jak svou taxonomií, tak svým vzezřením. Samozřejmě pouze v porovnání s tím, co jsme měli možnost prohlédnout si zblízka - objektů, jako je Ultima Thule v Kuiperově pásu obíhá nespočet. Teď máme alespoň jejich exemplární příklad a můžeme si ho porovnat s některými dalšími objekty, které pozemští roboti potkali při svých toulkách Sluneční soustavou.

Ultima Thule v porovnání s malými měsíci planety Pluto:
NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute

Ultima Thule v porovnání s některými asteroidy a jádry komet:
Emily Lakdawalla / Ted Stryk

   Připomínám, že „Ultima Thule“ zatím není oficiální název planetky 2014 MU69 a je klidně možné, že nakonec dostane jméno jiné.

   Na závěr ještě přidávám pár odkazů:

   A na úplný konec nemohu nepřidat záznamy epického celodenního streamu u příležitosti průletu New Horizons kolem Ultima Thule pořádaného kanálem Deep Astronomy ve spolupráci s Launch Pad Astronomy a TMRO, ve kterém se postupně objevili snad všichni vesmírní youtubeři : )

 


12. ledna 2019

'Oumuamua stále zaměstnává astronomy


   Když v roce 2017 proletěl Sluneční soustavou první zaznamenaný objekt prokazatelně přicházející z jiného hvězdného systému, právem vzedmul zájem odborné i laické veřejnosti. Nyní i po více než roce je 'Oumuamua stále živé téma a bude jím asi alespoň do té doby, než najdeme nějakého dalšího mezihvězdného nomáda. Zde nabízím krátké shrnutí několika publikací z poslední doby.

   V 30ti hodinovém pozorování dalekohledem Spitzer nebyl 'Oumuamua detekován, což trochu snižuje horní limity produkce CO a CO2 (Spitzer observations of interstellar object 1I/‘Oumuamua). Původ jeho negravitačního zrychlení tak zůstává nevysvětlen a jelikož dávno zmizel z dosahu i těch největších teleskopů, žádná nová data o tomto zvláštním objektu už asi nezískáme.

   Dále je tu shrnutí šesti neobvyklých faktů o 'Oumuamua od Aviho Loeba (Six Strange Facts about our First Interstellar Guest 'Oumuamua):
  • Samotná detekce objektu přehlídkou PANSTARRS poukazuje na mnohem početnější populaci takových mezihvězdných poutníků, než se předpokládalo.
  • Vzhledem k našemu lokálnímu mezihvězdnému okolí má 'Oumuamua velmi malou rychlost. Avi Loeb to přirovnává k objektu víceméně nehybně ležícím na hladině oceánu, do kterého rychle najede loď (aka Sluneční soustava).
  • Jestliže by byl 'Oumuamua vykopnut z mateřského hvězdného systému malou změnou rychlosti na jeho periferii, měl by vůči lokálnímu mezihvězdnému okolí rychlost mnohem vyšší. Jeho dynamický původ je tak extrémně vzácný. Ale od prvního pozorovaného mezihvězdného objektu bychom očekávali, že bude reprezentovat spíše standard.
  • I střízlivý odhad poměru stran 'Oumuamua 5:1 je extrémnější než cokoli, co známe z naší Soustavy.
  • To, že Spitzer 'Oumuamua nedetekoval v infračerveném oboru a jeho rozměry jsou tak v řádu maximálně stovek metrů, poukazuje na docela vysoké vizuální albedo.
  • Pak je tady ta záhadná změna rychlosti, ačkoli nebyla pozorována žádná kometární aktivita, která by to vysvětlila.
A ještě článek od Aviho Loeba: How to Approach the Problem of 'Oumuamua

   Obrázky, tabulky a grafy o „Prvním poslovi z dálav“ si lze prohlédnout zde: A Color Out of Space: ‘Oumuamua’s Brief and Mysterious Visit to the Solar System (prezentace od Laughlina, Seligmana a Batygina z 233. zasedání Americké astronomické unie)

   Simulace od autorů z Ruské akademie věd naznačují, že neobvykle protáhlý tvar 'Oumuamua mohl být způsoben erozí v důsledku bombardování mezihvězdným prachem po desítky miliónů až miliardy let, které asteroid pravděpodobně v mezihvězdném prostoru strávil. Stejná eroze by navíc vysvětlovala, proč jsme dosud viděli jediný mezihvězdný objekt, ačkoli by jich podle našich představ mělo být velké množství - mezihvězdný prach prostě poutníky postupně ohlodává až z nich doslova nic nezbude. Životnost ~stometrového asteroidu v mezihvězdném prostoru jim vychází jen na několik desítek miliónů roků!

   Dále Forbes a Loeb z Harvardu došli k závěru, že každý rok proletí uvnitř dráhy Merkuru alespoň dva mezihvězdné objekty a každých 30 let jeden Slunce zasáhne. V následující práci navíc uvádějí výčet komet, které jsou díky svým orbitálním parametrům kandidáty na mezihvězdné objekty. Těžko ale posoudit, které z nich opravdu přiletěly odjinud, dokud nezískáme více informací o tom, jak se liší chemické složení objektů z jiných soustav od objektů ze Soustavy naší. Povšimněte si, že jediná 'Oumuamua má excentricitu skutečně výrazně vyšší než 1, a tak je její mezihvězdný původ na rozdíl od ostatních kandidátů nezpochybnitelný.