Úvodní strana  >  Články  >  Sluneční soustava  >  Výzkumy v ASU AV ČR (71): Vlastnosti satelitů planetek

Výzkumy v ASU AV ČR (71): Vlastnosti satelitů planetek

Dvojice radarových snímků trojplanetky 1994 CC pořízených v průběhu jediného dne 12. 6. 2009 ukazuje pozici dvou měsíců této trojplanetky. I tento systém byl cílem práce P. Pravce a kolektivu. Odhalili, že vnitřní měsíc je nejspíš synchronizovaný s rotační i oběžnou periodou necelých 30 hodin na nízko výstředné dráze, zatímco vnější oběžnice je téměř jistě nesynchronizovaná na dráze s vysokou výstředností kolem 0,2.
Autor: (c) NASA

Dvojplanetky jsou relativně nově zkoumanými objekty ve Sluneční soustavě a astronomové z ASU v něm hrají z celosvětového hlediska důležitou úlohu. Vůbec první dvojplanetka byla objevena vlastně náhodou v roce 1993 a od té doby se i zásluhou ondřejovských astronomů jejich počet rozrostl. Dvojplanetky jsou důležitou laboratoří pro studium chování pevných látek v podmínkách mikrogravitace a mnohé napovídají o podmínkách při vzniku Sluneční soustavy. Tentokrát se v představované práci Petr Pravec z ASU a kolektiv věnovali popisným parametrům sekundárních složek.

Dynamika dvoj- a více-planetek může být pěkně komplikovaná. Podílí se na ní nejen vzájemná přitažlivost obou těles, ale svůj vliv má i gravitace okolních objektů, např. Slunce, povrchové nesymetrie vyvolávající slapy a také negravitační vlivy, např. tlak slunečního záření, raketový efekt zpožděného tepelného vyzařování ohřátého povrchu a další. Z výše jmenovaných je nejpodstatnějším slapové působení.

Slapová síla v dvojplanetkách je druhotným efektem gravitační síly a vzniká proto, že gravitační síla působící od primární složky není v celém objemu sekundáru konstantní. Prostorová rozlehlost sekundáru vede k tomu, že gravitační zrychlení na bližší a vzdálenější straně se mohou výrazně lišit. To vede k deformaci tvaru tělesa: pokud na počátku byl sekundár kulový, působením slapů se objeví dvě protilehlé vybouleniny. V ideálním případě by tyto vybouleniny ležely ve spojnici obou složek, ovšem vstupuje-li na scénu rotace sekundáru, jeho oběh kolem primáru a zpomalení způsobené odezvou materiálu na vyvolanou slapovou výduť, dojde k vychýlení těchto vyboulenin proti spojnici obou složek. A to ani nemluvíme o situaci, kdy sekundár má svým tvarem daleko od koule.

Obecně vzato vede slapové působení ke dvěma efektům. Jednak k tzv. synchronizaci, kdy se ustaví rovnováha v okamžiku, až jedna otočka sekundáru kolem jeho vlastní osy trvá stejně dlouho, jako oběh kolem primáru. Mluvíme o vázané rotaci. A pak dochází k tzv. cirkularizaci dráhy, kdy se původně eliptická trajektorie přemění na téměř dokonale kruhovou. Takový systém označujeme jako dvojplanetku ve spin-orbitální rezonanci 1:1. Protože slapy působí i sekundár na primární těleso, otáčení primárního objektu se také synchronizuje s oběžnou dobou, avšak vzhledem k jeho větší hmotnosti to trvá déle. Ideálního stavu je dosaženo v případě dvojité spin-orbitální rezonance, kdy jsou délky otoček obou těles a jejich vzájemného oběhu stejné. V takovém stavu se ve Sluneční soustavě nachází například trpasličí dvojplaneta Pluto-Charon.

V důsledku nerovnoměrného tvaru se může sekundár v rezonančním stavu kolem rovnovážné polohy kývat, tzv. librovat. Pro librace lze odvodit analytické vztahy zohledňující předpokládané chování materiálu a tyto vztahy pak testovat na reálně pozorovaných dvojplanetkách. Astrofyzikové předtím například odvodili, že ve zmíněné rezonanci 1:1 jsou uvězněny spíše systémy, v nichž tvar sekundáru není příliš protažený. Systémy s podlouhlým sekundárem by naopak měly vykazovat chaotickou rotaci sekundáru.

K testování takové hypotézy obvykle postačí pozorování i jediné planetky, ale vypovídací hodnota výsledku je nízká. Hodnota studie se dá vylepšit, bude-li se studovat stejnou metodikou celá skupina planetek. P. Pravec z ASU a jeho kolegové z ASU i jiných institucí po celém světě studovali celkově šestačtyřicet dvoj- nebo tříplanetek. K určení rotačního stavu sekundáru a odhadu jeho tvaru (autorům postačil odhad jeho protaženosti) využili analýzu světelných křivek těchto planetek pozorovaných v Ondřejově i jinde. Metodika zpracování fotometrických dat byla vyvinuta v Ondřejově a úspěšně použita v celé řadě minulých studií.

Studovaná skupina byla tvořena čtyřiadvaceti dvoj- nebo trojplanetkami se sekundárem ve spin-orbitální rezonanci, ale nesynchronizovaným primárem, a dvadvacet systémů s nesynchronizovaným sekundárem. Mezi nimi je známo pět těsných dvojplanetek v populaci blízkozemních planetek, tři trojplanetky, tři dvoj- a jedna trojplanetka se sekundáry na dalekých oběžných drahách. Dále je pak známo čtrnáct dvojplanetek dvojitě synchronizovaných.

Pečlivou prací bylo potvrzeno několik očekávaných trendů týkajících se vztahu mezi typem rotace sekundáru a jeho protažením. Synchronizované sekundáry v souladu s předpoklady udržují svojí nejdelší osu poblíž spojnice obou těles. Je zde zřejmá antikorelace mezi výstředností dráhy sekundáru a jeho synchronicitou. Synchronizované planetky obíhají primární složky výhradně po kruhových drahách, zatímco nesynchronizované po drahách eliptických. Některé teoretické předpovědi se naopak nepotvrdily. Nejvýraznější nesoulad byl odhalen u synchronizovaných sekundárů, neboť všechny takové systémy byly nalezeny výhradně ve spin-orbitální rezonanci 1:1, a to bez ohledu na míru podlouhlosti tělesa. Teorie však připouštějí výskyt i jiných rezonancí, např. 2:3 (pro doplnění - v takové rezonanci se vůči Slunci nachází planeta Merkur) a jiných. Žádný ze studovaných systémů nebyl odhalen ve stavu chaotické rotace, který se zejména u podlouhlých sekundárů očekával. Nepřítomnost rezonancí vyššího řádu a chaoticky rotujících sekundárů poukazují na nedostatky v používané teorii slapového působení. Zdá se, že slapy působí mnohem účinněji a tedy rychleji, než si odborníci doteď mysleli. Může to být jednak narušením předpokladu, že všechny odezvy materiálu na slapové působení jsou elastické (vratné). Kdyby byly částečně neelastické, mohly by účinněji absorbovat energii a tak zrychlit slapový vývoj. Nebo hraje roli vnitřní struktura planetek, o nichž panuje přesvědčení, že jde ve skutečnosti o gravitací držené hromady suti. Vnitřní tření mezi jednotlivými částečkami by také mohlo podpořit nutnou disipaci slapových sil.

Autoři tak poukazují na nutnost vyvinutí nových přístupů k popisu spin-orbitálních vazeb, zejména zahrnutím dynamiky slapového momentu a modelu reologie malých těles Sluneční soustavy.

Reference

Pravec, P., Scheirich, P., Kušnirák, P. a kol. Binary asteroid population. 3. Secondary rotations and elongations, Icarus 267 (2016) 267-295

Kontakt

Mgr. Petr Pravec, Dr.
Oddělení meziplanetární hmoty Astronomického ústavu AV ČR
Email: ppravec@asu.cas.cz

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Oddělení meziplanetární hmoty ASU

Převzato: Astronomický ústav AV ČR, v.v.i.



Seriál

  1. Na čem se pracuje v Ondřejově (1): Objev prvních B[e] nadobrů v Galaxii v Andromedě
  2. Na čem se pracuje v Ondřejově (2): Meteority Příbram a Neuschwanstein nedoprovázejí malá tělesa
  3. Na čem se pracuje v Ondřejově (3): Cesta k seismologii slunečních protuberancí
  4. Na čem se pracuje v Ondřejově (4): Předpověď slupky v galaxii NGC3923: cesta k ověření alternativní teorie gravitace?
  5. Na čem se pracuje v Ondřejově (5): Zašpinění bílí trpaslíci s magnetickým polem
  6. Na čem se pracuje v Ondřejově (6): Proudění plazmatu kolem slunečních skvrn
  7. Výzkumy na AsÚ AV ČR (7): SPLAT - mocný nástroj pro zobrazení a jednoduchou analýzu spekter
  8. Výzkumy na AsÚ AV ČR (8): Druhotná tvorba hvězd ve vznikajících galaxiích a hmotných hvězdokupách
  9. Výzkumy na AsÚ AV ČR (9): Hvězda v prachové obálce v okolí černé veledíry
  10. Výzkumy na AsÚ AV ČR (10): Střižné proudění ve sluneční atmosféře jako generátor elektrického pole
  11. Výzkumy na AsÚ AV ČR (11): Komplikovaná rotace planetky Apophis ovlivňuje její let Sluneční soustavou
  12. Výzkumy na AsÚ AV ČR (12): Protony slunečního větru ve vzdálenosti jedné astronomické jednotky od Slunce
  13. Výzkumy na AsÚ AV ČR (13): Chladný plyn v mezigalaktickém prostoru vytržen z galaxie ESO 137-001
  14. Výzkumy v AsÚ AV ČR (14): Bílá erupce pozorovaná spektrografem IRIS
  15. Výzkumy v AsÚ AV ČR (15): Be hvězda v těsné dvojhvězdě s horkým podtrpaslíkem
  16. Výzkumy v AsÚ AV ČR (16): Vliv rotačního směšování a metalicity na ztrátu hmoty hvězdným větrem
  17. Výzkumy v AsÚ AV ČR (17): Osiřelé penumbry jako testovací materiál pro teorii slunečních skvrn
  18. Výzkumy v AsÚ AV ČR (18): Detailní modely gravitačního pole Země
  19. Výzkumy v AsÚ AV ČR (19): Nejpřesněji určené parametry binární planetky
  20. Výzkumy v AsÚ AV ČR (20): Jasná Perseida s neobvykle vysokou počáteční výškou
  21. Výzkumy v AsÚ AV ČR (21): Prostorové mapování galaktického centra pomocí rentgenové polarimetrie
  22. Výzkumy v AsÚ AV ČR (22): Vliv atmosféry a oceánů na polohu rotační osy Země
  23. Výzkumy v AsÚ AV ČR (23): Analytický model Birkelandových proudů
  24. Výzkumy v AsÚ AV ČR (24): Ověřování zákrytového modelu proměnných aktivních galaktických jader
  25. Výzkumy v AsÚ AV ČR (25): Urychlování elektronových svazků ve slunečních erupcích
  26. Výzkumy v AsÚ AV ČR (26): Jak rotují kometární meteoroidy?
  27. Výzkumy v AsÚ AV ČR (27): Odhalovaná tajemství hvězdy se závojem
  28. Výzkumy v AsÚ AV ČR (28): Hvězdný vítr v dvojhvězdě s kompaktní složkou
  29. Výzkumy v AsÚ AV ČR (29): Rozšiřování magnetických trubic nad slunečními aktivními oblastmi
  30. Výzkumy v AsÚ AV ČR (30): Jak souvisejí astrosféry a astroohony s urychlováním částic kosmického záření?
  31. Výzkumy v AsÚ AV ČR (31): Dlouhodobé změny aktivity kataklyzmické proměnné V1223 Sgr
  32. Výzkumy v AsÚ AV ČR (32): Upřesnění základních parametrů planetky Apophis
  33. Výzkumy v AsÚ AV ČR (33): Možnosti měření magnetických polí ve sluneční chromosféře, přechodové oblasti a koróně
  34. Výzkumy v AsÚ AV ČR (34): Oblak G2 přežil průlet kolem centra Galaxie a je zřejmě mladou hvězdou
  35. Výzkumy v AsÚ AV ČR (35): Mateřské těleso meteoritu Čeljabinsk opět neznámé
  36. Výzkumy v AsÚ AV ČR (36): Nové dvojhvězdy s horkou podtrpasličí hvězdou a vlastnosti této populace hvězd
  37. Výzkumy v AsÚ AV ČR (37): Rekonstrukce vzhledu aktivního galaktického jádra
  38. Výzkumy v AsÚ AV ČR (38): Simulace chování astrofyzikálního plazmatu v extrémních podmínkách
  39. Výzkumy v AsÚ AV ČR (39): Drakonidy 2011 z letadla
  40. Výzkumy v AsÚ AV ČR (40): Kapitoly v učebnici Asteroids IV i od pracovníků AsÚ
  41. Výzkumy v AsÚ AV ČR (41): Balíček programů pro analýzu nemaxwellovských rozdělovacích funkcí částic ve sluneční atmosféře
  42. Výzkumy v AsÚ AV ČR (42): Tajemná povaha rentgenového zdroje Her X-1
  43. Výzkumy v ASU AV ČR (43): Vznik penumbry sluneční skvrny v přímém přenosu
  44. Výzkumy v ASU AV ČR (44): Rekurentní novy v galaxii M 31
  45. Výzkumy v ASU AV ČR (45): Možná naleziště ropy v Perském zálivu z gravitačních modelů
  46. Výzkumy v ASU AV ČR (46): Mohou být hvězdné pulsace zdrojem proměnnosti hvězdného větru?
  47. Výzkumy v ASU AV ČR (47): O původu meteorického roje Kvadrantid
  48. Výzkumy v ASU AV ČR (48): ALMA bude pozorovat i Slunce
  49. Výzkumy v ASU AV ČR (49): Vliv rentgenového záření na charakter hvězdných větrů v dvojhvězdách s hmotnou komponentou
  50. Výzkumy v ASU AV ČR (50): Turbulence plazmatu a kinetické nestability v expandujícím slunečním větru
  51. Výzkumy v ASU AV ČR (51): Vzhled rázové vlny hvězdy při průletu kolem centra Galaxie
  52. Výzkumy v ASU AV ČR (52): Mění srážky tvar planetek?
  53. Výzkumy v ASU AV ČR (53): Udržely póry sluneční cyklus v době Maunderova minima?
  54. Výzkumy v ASU AV ČR (54): Supererupce na hvězdě DG CVn
  55. Výzkumy v ASU AV ČR (55): Souvislost oblaků CO s obálkami HI v Mléčné dráze
  56. Výzkumy v ASU AV ČR (56): Nárůst kontinua ve slunečních erupcích – nové možnosti jejich předpovědí?
  57. Výzkumy v ASU AV ČR (57): Katalog videí dokumentujících pád bolidu Čeljabinsk
  58. Výzkumy v ASU AV ČR (58): Tisícileté cykly střední výšky světového oceánu
  59. Výzkumy v ASU AV ČR (59): Model expanze oblaků ve slunečním větru
  60. Výzkumy v ASU AV ČR (60): Detekce dopadů zemských miniměsíců
  61. Výzkumy v ASU AV ČR (61): Lze ze spektra aktivního galaktického jádra usoudit na povahu jeho zdroje?
  62. Výzkumy v ASU AV ČR (62): Lze pozorovat ohřev koróny nanoerupcemi?
  63. Výzkumy v ASU AV ČR (63): Neobvyklá rotace trpasličí galaxie je důsledkem nedávné srážky
  64. Výzkumy v ASU AV ČR (64): Přímé pozorování klouzavé rekonexe dalekohledem GREGOR
  65. Výzkumy v ASU AV ČR (65): Složky těsné vizuální dvojhvězdy 1 Del rozlišeny spektroskopicky
  66. Výzkumy v ASU AV ČR (66): Příčky v galaxiích jako důsledek vzájemného slapového působení
  67. Výzkumy v ASU AV ČR (67): Neobvyklé chemické složení zašpiněného bílého trpaslíka
  68. Výzkumy v ASU AV ČR (68): Hustota průmětů drah umělých družic Země na zemském povrchu a přesnost parametrů gravitačního pole Země
  69. Výzkumy v ASU AV ČR (69): Vlastnosti plazmatu ve slunečních protuberancích
  70. Výzkumy v ASU AV ČR (70): Útok létajících hadů - mohou vodíkové proudy fragmentovat na izolované oblaky vodíku?
  71. Výzkumy v ASU AV ČR (71): Vlastnosti satelitů planetek
  72. Výzkumy v ASU AV ČR (72): Rentgenová aktivita polaru AM Herculis
  73. Výzkumy v ASU AV ČR (73): Analýza spektra bolidu Benešov
  74. Výzkumy v ASU AV ČR (74): Když gravitační síla soupeří s elektromagnetickou – Elektricky nabitá látka v okolí zmagnetizované černé díry
  75. Výzkumy v ASU AV ČR (75): Co nám říkají erupce A hvězd o korónách G hvězd?
  76. Výzkumy v ASU AV ČR (76): Deset let optických dosvitů gama záblesků dalekohledy BOOTES


O autorovi

Michal Švanda

Michal Švanda

Doc. Mgr. Michal Švanda, Ph. D., (*1980) pochází z městečka Ždírec nad Doubravou na Českomoravské vrchovině, avšak od studií přesídlil do Prahy a jejího okolí. Vystudoval astronomii a astrofyziku na MFF UK, kde poté dokončil též doktorské studium ve stejném oboru. Zabývá se sluneční fyzikou, zejména dynamickým děním ve sluneční atmosféře, podpovrchových vrstvách a helioseismologií a aktivitou jiných hvězd. Pracuje v Astronomickém ústavu Akademie věd ČR v Ondřejově a v Astronomickém ústavu Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze, kde se v roce 2016 habilitoval. V letech 2009-2011 působil v Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung v Katlenburg-Lindau v Německu. Astronomií, zprvu pozorovatelskou, posléze spíše „barovou“, za zabývá od svých deseti let. Před začátkem pracovní kariéry působil v organizačním týmu Letní astronomické expedice na hvězdárně v Úpici, z toho dva roky na pozici hlavního vedoucího. Kromě astronomie se zajímá o letadla, zejména ta s více než jedním motorem a řadou okýnek na každé straně. Více o autorovi na jeho webových stránkách svanda.astronomie.cz.

Štítky: Dvojplanetka, Astronomický ústav AV ČR, Slapy


49. vesmírný týden 2016

49. vesmírný týden 2016

Přehled událostí na obloze od 5. 12. do 11. 12. 2016. Měsíc bude v první čvrti, uvidíme Lunar X? Večer je krásně vidět Venuše na jihozápadě. Mars je výše a skoro nad jihem. Ráno je pěkně viditelný Jupiter. Slunce se po krátkém zvýšení aktivity opět uklidnilo. Poté, co došlo k selhání horního stupně rakety Sojuz, zřítila se nad Ruskem nákladní loď Progress, původně určená k zásobování ISS. Pokud se v tomto týdnu povede start japonské zásobovací lodi HTV, bude to pro osazenstvo stanice úplně v pohodě. Kromě tohoto startu se očekávají ještě další čtyři.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

VdB149, VdB150, LDN1235 - prach v souhvězdí Cephea

Souhvězdí Cephea je cirkumpolárním souhvězdím naší severní oblohy. Podobně jako například Velká medvědice, jejíž část označujeme lidovým jménem Velký vůz. Ale přeci … Velký vůz pozná téměř každý, o Cepheovi mnoho z „neastronomů“ možná ani neví. A astronom? Ten nás většinou odbude větou typu:

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Mesíc

Další informace »