Úvodní strana  >  Články  >  Sluneční soustava  >  Nové meteorické roje – ano či ne? (díl první)

Nové meteorické roje – ano či ne? (díl první)

Meteorický roj Perseid - připomínka prvního spojení mezi kometou a meteory
Autor: Fiske Planetarium

Meteorická astronomie je velmi mladým odvětvím astronomie, její vývoj započal poměrně nedávno, před 200 lety. Ještě v 18. století panovala domněnka, že meteory se vyskytují v atmosféře Země, že jejich původ není mimozemský. Existují sice více než 2500 let staré záznamy o pozorování meteorických dešťů (meteorický roj Lyrid v roce 687 BC nebo Perseidy v roce 36 AD), ale pro vědu se až do konce 18. století toto odvětví nejevilo zajímavým. Velký rozmach meteorické astronomie nastal v polovině 20. století s nástupem nových pozorovacích metod – radarového a fotografického pozorování. Avšak nástup používání videotechniky pro studium meteorů znamená od 90. let 20. století nevídaný rozmach tohoto odvětví astronomie, a to jak množstvím nových dat o meteorech, tak obrovským množstvím nově objevených meteorických rojů. A právě tento fakt je problematický a ukazuje, že doposud používané metody budou muset být modifikovány tak, aby odrážely všechny aspekty nových trendů v oboru meteorické astronomie.

Historie výzkumu meteorických rojů

Prvním průkopníkem poznání pravé podstaty meteorů byl Ernst F. F. Chladni, který v roce 1794 uveřejnil knihu „Über den Ursprung der von Pallas gefundenen und anderer ihr änlicher Eisenmassen und über einige damit in Verbindung stehende Naturerscheinungen“, ve které se jako první zabýval původem meteoroidů a zbořil dva v té době platné mýty o původu těchto těles: (1) fragmenty kamenných a železných těles padají z oblohy a (2) neexistují žádná malá tělesa v prostoru za drahou Měsíce. V roce 1807 zveřejnil Atanasije Stojković první monografii, která se týkala meteorů. Nicméně monografie „О воздушных камнях и их произхождении“ se nezabývala astronomickou stránkou tohoto jevu a navíc byla ojedinělým počinem na poli rodící se meteorické astronomie. V roce 1833, během velkého meteorického deště Leonid (v noci z 12. na 13. listopadu) si Denison Olmsted všiml, že meteory v průběhu úkazu vylétávaly jakoby z jednoho místa na obloze. Byl tedy první, komu se povedlo pozorovat radiant meteorického roje, a zároveň správně usoudil, že se jedná o perspektivní jev.

V roce 1866 provedl Giovanni Virginio Schiaparelli analýzu pozorování Perseid z let 1864–1866 a jako první vypočítal spolehlivou dráhu meteoroidu ve Sluneční soustavě. Tímto také zjistil souvislost drah Perseid a nově objevené komety Swift-Tuttle-Simons 1862 III. Totéž provedl ve spolupráci s Urbainem Le Verrierem a Theodorem von Oppolzerem v případě meteorického roje Leonid v roce 1866, kdy byla zjištěna souvislost mezi meteorickým rojem Leonid a kometou Tempel-Tuttle 1866 I. Díky těmto objevům se začal prosazovat názor, že meteory vznikají rozpadem komet a že se tedy nejedná o rozdílná tělesa. Tento názor byl potvrzen po rozpadu komety 3D/Biela v roce 1852 a díky následným meteorickým dešťům roje Andromedid v letech 1872 a 1885. Již na přelomu 19. a 20. století bylo objeveno několik slabších meteorických rojů, vzhledem k nedostatku podkladů pro jejich přesné určení se ovšem o jejich existenci vedly vleklé spory.

Úpadek meteorické astronomie v první polovině 20. století byl zastaven ve 40. letech, kdy se začaly v meteorické astronomii používat radary a také fotografické komory pro zjišťování přesných drah meteorů v atmosféře. Do nástupu videotechniky byl fotografický katalog drah meteorů IAU MDC, společně s katalogem radiových drah, jediným zdrojem pro objevování a analýzu nových meteorických rojů. První zaznamenaná fotografická dráha v katalogu IAU MDC pochází z roku 1936, zpočátku sporadicky zjištěné dráhy začaly v 50. letech rychlým tempem přibývat v souvislosti s rozvojem pozorovacích fotografických sítí, v současné době obsahuje katalog drah IAU MDC 4873 vícestaničních drah meteorů. Zde hrála velkou roli Evropská bolidová síť, kterou začal v 50. letech 20. století budovat Zdeněk Ceplecha a která začala plně fungovat v roce 1963. Rychlým tempem začaly přibývat nové meteorické roje, zpřesňovaly se střední dráhy rojů v té době již známých, a to jak z fotografických pozorování, tak také z radarových pozorování. Stěžejními byly v této době práce následujících autorů, kteří se zabývali studiem meteorických rojů: C.S. Nilson (1964), B.L. Kashcheyev a V.N. Lebedinets (1967), L'. Kresák a V. Porubčan (1970), B.A. Lindblad (1971), Z. Sekanina (1973, 1976), A.F. Cook (1973), G. Gartrell a W.G. Elford (1975), A.K. Terentjeva (1989), V. Porubčan a M. Gavajdová (1994) atd.

Výzkum meteorických rojů v současnosti

Vzhledem k mohutnému rozmachu videotechniky v posledních 30 letech dochází k výraznému nárůstu počtu vícestaničních drah meteorů (meteoroidů). Ruku v ruce s tímto trendem se samozřejmě rapidně zvyšuje množství nově objevených rojů. V současné době existují následující databáze drah meteoroidů: CAMS (Cameras for Allsky Meteor Surveillance), IMO VMN (International Meteor Organization Video Meteor Network), SonotaCo, EDMOND (European viDeo MeteOr Network Database), CMN (Croatia Meteor Network), IAU MDC (Photographic Meteor Orbits Database) atd. Nejvyšší počet nově objevených rojů pochází z dat databází CAMS (P. Jenniskens; 1994, 2006, 2009, 2012–2014, 2016) a CMN (Šegon; 2012-2015). Nárůst počtu nově objevených rojů je uveden na obrázku níže, přičemž před rokem 2005 se většinou jednalo o zpřesnění drah již známých rojů, nikoliv o objevy nových meteorických rojů, a to s výjimkou rádiových pozorování (např. Z. Sekanina, A.F. Cook, atd.) - zde se naopak většinou jednalo o nové meteorické roje aktivní v denní době, tedy mimo dosah vizuálních nebo fotografických pozorovatelů.

Obr. 1: Diferenciální a kumulativní počty objevů nových meteorických rojů od roku 1948 do roku 2017. Autor: IAU MDC
Obr. 1: Diferenciální a kumulativní počty objevů nových meteorických rojů od roku 1948 do roku 2017.
Autor: IAU MDC

Na první pohled by se mohlo zdát, že za ohromným nárůstem počtu nově objevených meteorických rojů stojí pouze rozvoj pozorovací techniky. Při bližším pohledu je ovšem zřejmé, že stávající metody pro zjišťování nových rojů selhávají a v záplavě nových objevů lze najít minimálně diskutabilní případy.

Metodika zjišťování nových meteorických rojů

Nové meteorické roje lze vyhledávat pomocí tzv. nezávislého clusteringu. Zde je možný dvojí přístup, buď se do výpočtu zahrnou všechny meteory bez ohledu na rojovou příslušnost – tedy na všechny dráhy se nahlíží jako na sporadické, anebo se do výpočtu zahrnou pouze sporadické meteory – tedy předem jsou vyloučeny všechny meteory náležející již známým rojům. První přístup je vhodnější, lze vypočítat nové střední dráhy již známých rojů bez ovlivnění původní střední drahou, která byla již v minulosti vypočítána. Pro přiřazování jednotlivých drah se používá tzv. kritérií podobnosti drah. Základní kritéria počítají pouze s orbitálními elementy drah, např. Southworth-Hawkinsovo kritérium (DSH), Drummondovo kritérium (DD) nebo Jopekovo kritérium (DJ), jiná kritéria vnáší do výpočtu i pozorované veličiny (geocentrickou rychlost, polohu radiantu atd.) – např. Valsecchiho kritérium (DN). Ukázka rovnic pro výpočet Southworth-Hawkinsova kritéria DSH je uvedena na obrázku 2.

Obr. 2: Rovnice pro výpočet Southworth-Hawkinsova kritéria podobnosti drah meteoroidů (DSH). Autor: Southworth, Hawkins
Obr. 2: Rovnice pro výpočet Southworth-Hawkinsova kritéria podobnosti drah meteoroidů (DSH).
Autor: Southworth, Hawkins

Všechna kritéria mají svá omezení a jsou např. citlivá na dráhy s nízkým sklonem a taktéž mají různé maximální hodnoty pro odlišení sporadického pozadí od rojových meteorů. Při zvyšování mezní hodnoty kritéria totiž dochází k přiřazování drah sporadických meteorů ke zkoumanému meteorickému roji. Pokud je meteorický roj silný a jasně definovaný, diferenciální nárůst počtu meteorů se snižuje (nebo stagnuje) se vzrůstající hodnotou použitého kritéria podobnosti drah. Pokud ovšem meteorický roj není jasně definován (např. pokud se jedná o náhodný shluk drah sporadických meteorů bez společného původu) dochází ke stálému zvyšování počtu drah přiřazených meteorickému roji. Na tomto principu je založena metoda „break-point“ (Neslušan, Svoreň, Porubčan), která posuzuje kumulativní nárůst počtu drah při zvyšování hodnoty kritéria a také diferenciální nárůst počtu drah v mezilehlých hodnotách kritéria. Při dostatečném počtu drah roje lze diferenciálním nárůstem velmi dobře definovat „jádro“ meteorického roje, kumulativním nárůstem je pak možné odlišit sporadické meteory od rojových meteorů. Princip metody pro kumulativní počty přiřazených drah je uveden na obrázku 3.

Obr. 3: Princip metody "break-point" s vyznačeným bodem zlomu. S dalším zvyšováním hodnoty kritéria podobnosti pak dochází k přiřazování sporadického pozadí k meteorickému roji. Autor: Neslušan, Svoreň, Porubčan
Obr. 3: Princip metody "break-point" s vyznačeným bodem zlomu. S dalším zvyšováním hodnoty kritéria podobnosti pak dochází k přiřazování sporadického pozadí k meteorickému roji.
Autor: Neslušan, Svoreň, Porubčan

Praktické využití metody „break-point“ je možné demonstrovat na nejsilnějším pravidelném meteorickém roji, a to na roji Perseid. Při použití Drummondova kritéria podobnosti drah (DD) bylo s využitím databáze EDMOND zjištěno, že šířka „jádra“ pozorovaného proudu meteorického roje Perseid odpovídá mezní hodnotě DD<0,03 a celková šířka aktivity meteorického roje odpovídá mezní hodnotě DD<0,17. Na obrázku 4 je také jasně patrné, jak ostře je definované „jádro“ roje (diferenciální počet drah) a také jak tento nárůst diferenciálního počtu drah stagnuje se zvyšujícími se hodnotami kritéria DD.

Obr. 4: Praktické využití metody "break-point" pro meteorický roj Perseid (007 PER). Vyznačeny jsou hodnoty kritéria DD pro "jádro" roje a také pro jeho šířku (aktivitu). Autor: Jakub Koukal
Obr. 4: Praktické využití metody "break-point" pro meteorický roj Perseid (007 PER). Vyznačeny jsou hodnoty kritéria DD pro "jádro" roje a také pro jeho šířku (aktivitu).
Autor: Jakub Koukal

Druhý díl

Ve druhém díle se pak podíváme na některé problematické nově objevené meteorické roje, případně na problematické dělení meteorických rojů s dlouhým obdobím aktivity.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Katalog meteorických rojů IAU MDC
[2] IAU MDC Photographic Meteor Orbits Database
[3] CAMS (Cameras for Allsky Meteor Surveillance)
[4] EDMOND (European viDeo MeteOr Network Database)
[5] SonotaCo
[6] CMN (Croatian Meteor Network)
[7] IMO VMN (International Meteor Organization Video Meteor Network)



O autorovi

Jakub Koukal

Jakub Koukal

Narodil se v roce 1977 v Kroměříži (kde také začal v roce 1991 navštěvovat astronomický kroužek při Gymnáziu Kroměříž), vystudoval VUT FAST v Brně. Od roku 1991 se věnuje vizuálnímu pozorování meteorů, od roku 2010 pak videopozorování meteorů. Je členem Společnosti pro meziplanetární hmotu (SMPH), kde má na starosti koordinaci pozorování meteorů. Od roku 1995 je vedoucím Hvězdárny Kroměříž. V současné době působí jako hlavní koordinátor databáze EDMOND (European viDeo MeteOr Network Database). Doplňující činností je pak vizuální pozorování komet. Kontakt: j.koukal@post.cz

Štítky: Meteorický déšť, Meteorický roj, Perseidy, EDMOND


46. vesmírný týden 2017

46. vesmírný týden 2017

Přehled událostí na obloze od 13. 11. do 19. 11. 2017. Měsíc bude v novu. Ráno nastane těsná konjunkce Venuše s Jupiterem. Saturn už je večer jen velmi nízko nad jihozápadem. První polovina noci nabízí také planety Neptun a Uran a nad ránem je vidět nad jihovýchodem také Mars. Maximum aktivity meteorického roje Leonid připadá na 17. listopad. V neděli vypuštěná nákladní loď Cygnus se má v týdnu spojit s ISS. Očekáváme start rakety Falcon 9 s tajnou družicí (mise Zuma).

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

M81 LRGB nové spracovanie

Dvojice galaxií ve Velké Medvědici. Jistě si na ně vzpomene každý amatérský astronom, ze kterého se mnohdy později vyklubal i astronom profesionální. Byl to většinou čtvrtý objekt při hledání „mlžných“ objektů na noční obloze malým dalekohledem. Hned po galaxii v Andromedě, planetární mlhovině

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Andromeda

M31

Další informace »