Pluto vs Triton

   Trpasličí planeta Pluto a Neptunův měsíc Triton jsou si v mnohém podobní. Mají srovnatelné rozměry a oba obklopuje řídká, převážně dusíková atmosféra. Také se pohybují ve zhruba stejné oblasti Sluneční soustavy a jejich povrchy jsou plné bizarních struktur tvořících vskutku mimozemské scenérie. Navíc, ačkoli Triton dnes obíhá kolem Neptunu, velmi pravděpodobně začínal svou existenci taktéž jako trpasličí planeta a Neptunem byl zachycen až později. K dnešnímu dvouletému výročí prvního prozkoumání Pluta sondou New Horizons si proto na několika snímcích porovnáme tyto dva exotické světy.

Obě tělesa měla ze Země pouze jediného návštěvníka. Kolem Pluta v roce 2015 prolétla sonda New Horizons, zatímco Triton se v roce 1989 stal posledním navštíveným světem sondou Voyager 2.

Pluto měří napříč zhruba 2370 km. O trochu větší Triton má průměr 2700 km.

Zvýrazněné barvy odhalují fantastickou chemickou rozmanitost těchto vzdálených chladných orbů.

Vrstvitá atmosféra Pluta je na snímcích mnohem lépe zachycena než ta Tritonova. Přeci jen přístroje Voyageru byly vyvinuty v sedmdesátých letech minulého století, zatímco New Horizons používá technologii současného milénia. Triton naštěstí svůj vzdušný obal brzy nabídne ke studiu skrze hvězdný zákryt. (Více informací najdete na konci článku Odhalující okultace.)

zdroj: Alex Parker

(EDIT: Zákryt hvězdy Tritonem byl úspěšně pozorován z několika stanovišť.)

Na povrchu Pluta najdeme vysoké kopce s jámou na jejich vrcholech. Jedná se snad o ledové sopky?

Kryovulkanického původu by mohly být i zvláštní tmavé fleky na Tritonově povrchu.

Oba světy vykazují známky geologické aktivity a v jejich krajinách najdeme ostré přechody různých typů terénu. Zatímco u Pluta jde o aktivitu spíše glaciální (pomalu tekoucí ledovce zmrzlého dusíku), na Tritonu, zdá se, těkavé látky prýští z podpovrchových vrstev jako obří gejzíry.

Topografie Pluta je však poněkud výraznější a hrubší oproti spíše hladšímu povrchu Tritonu.

To se sice očekávalo, ne však až do takové míry, jakou nám Pluto předvedlo.

Snímky Pluta i Tritonu pořídily sondy agentury NASA. Kredit náleží následujícím istitucím:

NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Lab / Southwest Research Institute / New Horizons

NASA / Jet Propulsion Lab / Voyager 2

Pluto s Tritonem už jsem porovnával i v jednom starším článku.

Odhalující okultace

   Astronomické výpravy za lovením stínů planetky 2014 MU69 si mezi lidmi získaly nemalou pozornost. V dnešním shrnutí se podíváme, jak se pozorovatelská kampaň #MU69occ vyvíjí, ale zmíníme i další zajímavé okultace. Před vzdálenými hvězdami totiž projde největší z kentaurů a také jediný velký retrográdní měsíc. 

O mezikontinentálních snahách zachytit stín planetky MU69 se dočtete také v článcích:

Nejvzdálenější místo v mapách a Mapování Kuiperova pásu

   Ačkoli hvězdné zákryty menšími tělesy Sluneční soustavy jsou prchavé okamžiky trvající vždy jen několik sekund, často je při nich mnohem více odhaleno než zakryto. A to i v případě, že se žádný zákryt pozorovat nepovede. Přesně to je totiž případ události ze 3. června. Dle dosavadních informací sice všichni připravení pozorovatelé dobře zaměřili hvězdu, kterou měla planetka MU69 zakrýt, ale žádné pohasnutí ani pokles jasnosti v datech vidět není. I negativní výsledek je ale výsledkem. Co to tedy znamená?

Tým, který 3. června z Jižní Afriky (ne)pozoroval první z okultací.
zdroj: The Outer Sanctum - The Case of the Dog that Didn’t Bark in the Night

   Možná je planetka menší, než jsme si mysleli. Spodní hranice odhadu její velikosti činila 20 km, a proto byli členové pozorovacího týmu rozmístěni s dalekohledy 10 km od sebe. Jestliže mezi nimi stín nepozorovaně proklouzl a planetka je tedy menší, znamená to, že jsme v odhadech značně podcenili odrazivost jejího povrchu. Aby totiž dosáhla jasnosti, se kterou jí Hubbleův teleskop pozoroval (26,8 mag), musí být buď větší (~40 km) ale s tmavým povrchem, nebo klidně menší (~20 km) ale zato také světlejší. Pokud by měla být ještě menší než oněch 20 km, znamená to, že patří mezi vůbec nejsvětlejší tělesa v celé Sluneční soustavě. A v tom je právě ten háček. Povrch dlouhodobě vystavený slunečnímu a kosmickému záření totiž brzo ztmavne a odráží jen málo světla. Jakmile vidíme ve Sluneční soustavě něco světlého, znamená to většinou současnou nebo alespoň nedávnou aktivitu. Buď atmosférickou jako v případě Země či Venuše; nebo geologickou jako u srdíčka na Plutu či Saturnova měsíce Enceladus. Jaký proces by ale udržoval povrch světlý u osamocené malé planetky daleko od Slunce, je záhadou.

   Řešení je možná v tom, že planetka nemusí být osamocená. Mohlo by se jednat o binární těleso, které má obě složky relativně velké a tmavé - tak, že Hubble je na dálku rozliší pořád jenom jako jeden bod, ale při zákrytu hvězdy projdou po zemském povrchu dva stíny, oba akorát vedle trasy předpovězené pro jediné těleso. Nebo dokonce k zákrytu z našeho pohledu vůbec nedojde, protože hvězda se prosmýkne mezi oběma složkami binární planetky. Členové týmu New Horizons, jejichž sonda k planetce MU69 letí, dokonce zmiňují i variantu, že by se mohlo jednat o shluk mnoha malých tělísek. Tak či onak, všechny varianty jsou zajímavé a faktem zůstává, že letíme prozkoumat druh tělesa, jemuž podobné jsme dosud neměli možnost spatřit. Planetka MU69 totiž patří do staré populace malých chladných těles, která v podstatě nejsou nijak ovlivňována planetami. O překvapení jistě nouze nebude.

I když se složí několik fotek z Hubbleova teleskopu a odstraní se okolní hvězdy i 
zásahy částicemi kosmického záření, zůstává MU69 stále jen nezřetelnou šmouhou.
zdroj: Successful Search for Post-Pluto KBO Flyby Target for New Horizons Using Hubble Space Telescope

   Některým překvapením se ale přecijen snažíme vyhnout. Vědci hlavně nechtějí, aby jejich sonda během průletu kolem planetky narazila do nějakého měsíčku nebo jiného 'smetí' v jejím okolí, a proto se prostředí okolo planetky MU69 snažili proskenovat pomocí létající observatoře SOFIA a dalších dalekohledů během druhého zákrytu, jenž proběhl 10. července. Trasa stínu tentokrát vedla hlavně nad oceánem a Amazonskou džunglí, což nejsou moc vhodná místa k rozmístění desítek pozorovatelů s těžkými dalekohledy. Na zakrývanou hvězdu se tedy dívaly dalekohledy Gemini South a Danish 1,54-metre Telescope nacházející se na stálých observatořích v Chile. Samotný stín sice přímo nad nimi procházet neměl, ale jelikož záměrem bylo studium okolí planetky, a také vzhledem k negativnímu pozorování prvního zákrytu, to za pokus určitě stálo. Hlavním nástrojem v tomto případě ovšem byl speciálně stabilizovaný dalekohled na palubě upraveného Boeingu 747. 

Stratosférická observatoř pro infračervenou astronomii
zdroj: Take a look inside SOFIA, NASA’s flying telescope

   Observatoř známá jako SOFIA má několik výhod. Letadlo jí vynese nad mraky, takže její pozorovací možnosti takřka nezávisí na rozmarech počasí ani na konkrétním místě - může pozorovat téměř odkudkoli je to zrovna zapotřebí. Navíc nad nejhustšími vrstvami zemské atmosféry má dobrý rozhled v infračerveném oboru spektra, což také bývá její hlavní zaměření. Pro pozorování zákrytu se ale využila běžná optická naváděcí kamera, protože v případě sledování poklesu jasu hvězdy by infračervený snímač ničemu nepomohl. Aby bylo možné letadlo navést co nejpřesněji, pozoroval planetku MU69 Hubbleův teleskop kvuli co nejdokonalejšímu určení její dráhy (a tím i trasy jejího stínu po zemském povrchu) ještě 4. července. Astronomové pak celou noc prováděli výpočty, aby mohl být na poslední chvíli aktualizován letový plán observatoře SOFIA. Přesnou pozici zakrývané hvězdy zase operátoři získali z katalogu evropské astrometrické družice Gaia. Na palubu Boeingu se spolu s posádkou a operátory dalekohledu nalodili i někteří členové týmu New Horizons, zejména výzkumník Simon Porter (@AscendingNode) a vedoucí celého projektu Alan Stern (@AlanStern). 

Znázornění létající observatoře ve stínu planetky
zdroj: SOFIA In The Right Place At The Right Time to Study Next New Horizons Flyby Object

   Dle dostupných informací vše proběhlo v pořádku a SOFIA byla přesně tam, kde měla být - tedy přesně ve středu předpovězené trasy stínu. Pozorování i snímkování se podařila, ale jestli se povedlo zachytit i poklesy jasnosti hvězdy, jejichž délka a charakter mohou odhalit kýžené informace o planetce a jejím okolí, to se dozvíme v průběhu následujících týdnů, až vědci zpracují a vyhodnotí získaná data. Mezi tím se tým přesouvá do Argentiny, kde hodlá opět rozmístit 'rojnici' přenosných dalekohledů na lov dalšího stínu. 17. července totiž planetka MU69 zakryje již třetí hvězdu. Ta bude jasnější, než hvězdy zakrývané při předchozích dvou okultacích, a tým se pokusí i lépe se připravit (ideálně zmenšit rozestupy mezi dalekohledy pro případ jednoho malého světlého tělesa a zároveň rozšířit rojnici oběma směry pro případ binární planetky). Jelikož do pozorování se zapojí i Hubbleův teleskop na orbitě, vkládají astronomové i nadšenci do této třetí události asi největší naděje. Dozvíme se o planetce 2014 MU69 více informací dříve, než New Horizons přiletí na dohled? Pak už bude na případné úhybné manévry nebo přeprogramování přístrojů pozdě.

Zásilka sbalených 'přenosných' dalekohledů s průměry zrcadel 40 cm
zdroj: La NASA ya despliega sus 25 equipos en Ruta 3

Odkazy na zdroje informací a články o planetce 2014 MU69

---

Na následujícím videu si ukážeme, jak takový zákryt hvězdy planetkou vypadá, a zároveň se tím přesuneme k dalším zajímavým okultacím, na které se astronomové velmi těší:

Zákryt hvězdy kentaurem Chariklo
credit: Mike Kretlow / IOTA-ES
zdroj: Chariklo Stellar Occultation follow-up

   Na záznamu je vidět, jak hvězda nejdříve blikne předtím, než se za planetku schová úplně, a pak znovu zabliká chvilku poté, co se ze stínu planetky vynoří. Zakrývající planetkou totiž v tomto případě byla Chariklo, 250-ti kilometrový svět obíhající kolem Slunce mezi drahou Saturnu a Uranu. Planetky pohybující se ve Sluneční soustavě mezi orbitami plynných obrů nazýváme kentaury a Chariklo je největším z nich. Chariklo se asi trochu inspirovala u Saturnu, protože z průběhu okultace bylo prakticky okamžitě jasné, že takovéhle zablikání musejí mít na svědomí prstence z drobných úlomků, které planetku Chariklo obepínají. Po čtyřech velkých plynných planetách se tedy oproti nim drobná Chariklo stala pátým držitelem prstenců a jediným takto ověnčeným zástupcem planet(ek) malých. Výše zobrazený zákryt proběhl letos 22. června a k dalšímu má dojít 23. července. Jejich analýza pomůže upřesnit tvar Chariklo i strukturu a další charakteristiky jejích prstenců.

Trasa stínu planetky Chariklo 23. července 2017
zdroj: Occultation by Chariklo (2017-07-23)

   Přesné hvězdné pozice pro tento zákryt dodal tým družice Gaia, který se chystá vydat ucelený katalog parametrů mnoha hvězd v dubnu 2018. Z důvodu atraktivity a možného přínosu z pozorování ale předběžně zpracoval data o hvězdách pro MU69 i pro Chariklo a také o jedné další hvězdě, která se pro změnu schová za Neptunův měsíc Triton. Ten jako jediný z velkých měsíců Sluneční soustavy obíhá svou mateřskou planetu proti směru její rotace a navíc patří mezi několik málo světů s atmosférou. Vhodné zákryty Tritonem, použitelné pro jinak prakticky nemožný výzkum jeho atmosféry, jsou extrémně vzácné, a tak se 5. října do pozorování jistě zapojí mnoho astronomů i observatoří. 

Trasa Tritonova stínu 5. října 2017
zdroj: Occultation by Triton (2017-10-05)

Pluto, Charon a jim podobní

   Pluto i Charon se nám díky historickému průletu americké sondy ukázaly jako unikátní a netradiční světy. Přesto se pokusíme najít ve Sluneční soustavě tělesa, se kterými by se trpasličí planeta a její společník daly porovnat.

   Díky dusíkaté atmosféře se stopami těkavých látek se nabízí srovnat Pluto se Saturnovým měsícem Titanem, který je zahalen v podobné ovšem mnohem hustší atmosféře převážně z dusíku s trochou metanu (Titan vlevo, Pluto vpravo): 

Zdroj: Planetary.org

   Titan převyšuje průměrem Pluto víc než dvakrát a jeho hustá atmosféra umožňuje existenci kapalných uhlovodíkových jezer na povrchu. Na Plutu místo toho pod řídkým mlžným oparem pomalu tečou ledovce ze zmrzlého dusíku a oxidu uhelnatého. Obě tělesa jsou tedy jaksi na hraně mezi vnitřní geologickou aktivitou a sezónními proměnami klimatu během střídajících se ročních období. Zatímco uběhnou dva titanské roky (tedy Saturn se všemi svými měsíci včetně Titanu dvakrát oběhne kolem Slunce - což trvá 60 pozemských let), na Plutu se sotva přehoupne jaro do léta - plutonský rok totiž trvá skoro 250 našich let. 

   Jelikož je Titan blíže ke Slunci a má hustší atmosféru, je také průměrně o 50°C teplejší. Pluto pro změnu zažívá větší tepelné rozdíly během roku, jelikož jeho dráha je mnohem výstřednější. Ve vzdálenějších oblastech Plutovy orbity kolem Slunce jeho atmosféra pravděpodobně vymrzá a postupně celá nasněží na povrch, aby se poblíž perihelia sublimací opět uvolnila a vytvořila řídký plynný obal. Pluto se tedy chová tak trochu jako kometa!

   Ještě vhodnější je porovnat Pluto s Neptunovým měsícem Tritonem (Triton vlevo, Pluto vpravo):

Credit: NASA/JHUAPL/SwRI

   Triton je jen o trošku větší než Pluto. Obě tělesa se pohybují v podobné oblasti Sluneční soustavy. Triton sám byl pravděpodobně původně také členem Kuiperova pásu (jako Pluto) a Neptunem byl zachycen později. Toto zachycení vyvolalo procesy, které zcela přetvořily Tritonův povrch. Ten vypadá na pohled docela jinak, než povrch Plutův, byť v základu mají oba podobné chemické složení.    Triton má dokonce i podobnou řídkou atmosféru, jako Pluto. Jeden z hlavních rozdílů jsou však pozorované gejzíry na Tritonu, jež chrlí dusík do osmikilometrové výšky. Tím se Triton řadí do elitní čtyřky geologicky aktivních světů v naší Soustavě. Na Plutu jsme žádnou takto výraznou aktivitu nepozorovali - kromě ledovců, které v průběhu věků pomalu putují krajinou. 

   A jdeme na Charon! Pro něj je možná ještě těžší najít vhodné ekvivalenty. Sám o sobě je totiž jedinečnou ledovou koulí se zajímavou geologickou historií. Od pohledu mi Charon asi nejvíc ladí k největším dvěma Uranovým měsícům:

Credit: NASA/JHUAPL/SwRI/Voyager 2

   Nahoře je Charon (průměr 1200 km) a Titania (skoro 1600 km) černobíle, dole pak Oberon (přes 1500 km) a Charon barevně. Titania má podobný systém útesů a kaňonů, ale její povrch vypadá obecně starší. Oberon zase vykazuje kolem některých kráterů vyvržený světlejší materiál (jak je vidět i na Charonu), ale zato má minimum ostatních geologických útvarů.

Credit: NASA/JHUAPL/SwRI/Voyager 2

   Svými rozměry se Charon blíží spíš dvěma o něco menším Uranovým měsícům - Ariel a Umbriel (obě průměr těsně pod 1200 km). Ty se ale Charonu na první pohled moc nepodobají:

Credit: NASA/Voyager 2

   Pro ještě lepší představu o poměru vzájemných velikostí si na závěr srovnáme Pluto a Charon s naší dobrou Zemí. Vskutku trpasličí dvojplaneta, že?

K zabalení Pluta byste potřebovali alespoň dvě Austrálie : )

Světy s atmosférou

Mezi desítkami světů ve Sluneční soustavě najdeme jen málo míst, na kterých díky dostatečně hustému obalu z plynů existuje počasí a lze tedy mluvit o atmosféře.

Díky misi New Horizons se nyní Pluto přidalo mezi tělesa, jejichž atmosféru jsme pozorovali přímo:

Sonda se po průletu kolem daleké trpasličí planety ohlédla zpět, když zrovna prolétala jejím stínem. Slunce schované za Plutem ozářilo jeho vzdušný obal a my tak můžeme studovat vrstvy pět miliard kilometrů vzdálené atmosféry! Ta sahá zhruba 130 kilometrů nad povrch, ale je řiďounká - tlak u povrchu je sto tisíc krát menší než na Zemi.

Credit: NASA/JHUAPL/SwRI

Podobně řídkou atmosféru má Neptunův měsíc Triton, o kterém ovšem máme jen málo dat:

Na tomto snímku je vidět slabá mlžná vrstva nad horizontem. Snímky, kde by Slunce nasvětlovalo atmosféru jako u Pluta v předchozím případě, bohužel nejsou k dispozici. Zato bylo pozorováno, jak je materiál prýštící z gejzírů na povrchu unášen větrem. Triton je takovým bráškou Pluta, který spadl pod gravitační vliv Neptuna, zatímco Pluto zůstalo svým vlastním pánem. Jinak jsou si ale podobní svými rozměry, složením, vzdáleností od Slunce a právě atmosférou.

Credit: NASA/Voyager 2

Vzduch poněkud zhoustne, pokud se posuneme na Mars:

Marťanská atmosféra už je velmi dynamická a zásadně se podílí na přetváření povrchu větrnou erozí, přenášením materiálu a sezónními cykly. Nepodařilo se mi najít snímek, na kterém by byla pěkně nasvícená Sluncem schovaným za Marsem, a tak se na ní podíváme alespoň z opačné strany - přímo z povrchu Rudé planety! Pohleďte na mraky plující marsovskou oblohou:

Credit: NASA/JPL-Caltech

Ještě hustější a divočejší je tenká modrá vrstva chránící život na naší planetě - dýchající atmosféra matky Země:

Rozmary zdejšího počasí všichni dobře známe : )

Druhý největší měsíc ve Sluneční soustavě má také druhou nejhustší atmosféru mezi kamennými světy. Vítejte na Titanu:

Saturnův měsíc Titan je zahalený v neprůhledné dusíkaté atmosféře. Tlak je tu 1,5x vyšší než na Zemi, díky čemuž mohou na povrchu existovat jezera z kapalných uhlovodíků s nimiž probíhá podobný cyklus, jako je koloběh vody v pozemské přírodě. Na snímku je krásně vidět jemná struktura modrých horních vrstev z metanu, které sahají stovky kilometrů nad povrch Titanu nebo vzdušný vír nad jižním pólem tohoto fantastického živoucího světa.

Credit: NASA/JPL/SSI/Gordan Ugarkovic

A nejhustší atmosféra ze všech - celoplanetární skleník Venuše:

Nádherný snímek z japonské solární observatoře, která pozorovala přechod Venuše přes sluneční disk v roce 2012. Jasně patrný prstýnek podsvícené atmosféry obklopuje Venuši s obřím Sluncem žhnoucím v pozadí. Hustá vrstva oxidu uhličitého způsobuje na Venuši silný skleníkový efekt a ta tak trpí pekelnými teplotami a atmosférickým tlakem devadesáti násobku toho pozemského!

Credit: JAXA

To je šest kamenných světů s atmosférou v naší Soustavě. Samozřejmě jsou tady ještě čtyři obří plynné planety, což jsou v podstatě monstrózní atmosféry na kamenných jádrech. Celé jsou převážně z vodíku a helia, sem tam nějaký ten metan a podobně... A co do atmosférických procesů jsou zcela extrémní! Aby jim to nebylo líto, dáme si sem alespoň jejich náhledy (zvětšit rozkliknutím):

 

Horní vrstvy Jupiterovy atmosféry respektive překrásně podsvícený Saturn s majestátnými prstenci

 

Srpek Uranu respektive jižní pól Neptunu i s Tritonem

Rozloučíme se fotografií úplného zatmění Slunce v Evropě z roku 1999. Při zatměních lze totiž spatřit sluneční atmosféru - korónu: