Úvodní strana  >  Články  >  Sluneční soustava  >  Výzkumy v ASU AV ČR (73): Analýza spektra bolidu Benešov

Výzkumy v ASU AV ČR (73): Analýza spektra bolidu Benešov

Průlet bolidu Benešov na fotografické desce z celooblohové kamery.
Autor: Astronomický ústav AV ČR

Bolid Benešov, který proťal noční oblohu nad Českou republikou 7. května 1991, je v mnoha ohledech jedinečný. Tak předně jde o jediný světový případ, kdy byly meteority nalezeny velmi dlouho po pozorovaném dopadu. Z jejich analýzy je zřejmé, že původní meteoroid nebyl kompaktním tělesem, ale spíše slepencem různých minerálů – brekcií. A především je k dispozici světově unikátní spektroskopické pozorování. Nové proměření průletového spektra a jeho analýza z pohledu výskytu čar molekul se stala základem článku J. Borovičky z ASU, publikovaného v časopise Icarus.

Již z prvního vyhodnocení celooblohových snímků, získaných ještě starou fotografickou metodou, bylo zřejmé, že z bolidu, jehož vrcholová jasnost přesáhla hodnotu –19,5 magnitudy a jež za letu několikrát explodoval, musely dopadnou zbytky až na zemský povrch. Ve vypočtené dopadové oblasti však nebylo nalezeno vůbec nic. Tento zjevný neúspěch však astronomům z Oddělení meziplanetární hmoty ASU nedal spát a tak o téměř dvě desítky let později znovu analyzovali snímky z celooblohových kamer a znovu vypočetli očekávanou dopadovou oblast s pomocí zdokonalené metody. Přestože se obě oblasti lišily jen o několik stovek metrů, tento rozdíl se ukázal jako zásadní. V únoru 2011 byla opětovná snaha korunována úspěchem a bylo nalezeno několik meteoritů pocházejících z pádu před dvaceti lety (viz Tisková zpráva z 14. 10. 2014). Zajímavostí bylo, že každý z úlomků svědčil o jiné taxonomické třídě původního tělesa. Nešlo o chybu, meteoroid Benešov byl skutečně slepencem různých minerálů, téměř jistě tedy toto těleso prodělalo v minulosti alespoň jednu srážku s tělesem jiným. Smíšené složení podporuje hypotézu, že určitá část planetek není kompaktními tělesy, ale spíše létajícími hromadami suti (rubble-pile).

Kromě snímků z celooblohových kamer byl při průletu pořízen i záznam průletového spektra hned ze dvou spektrografů. Spektra přinášejí zcela unikátní informaci o interakci těles a zemské atmosféry během průletu v silně nadzvukovém režimu a také indicie o chemickém složení tělesa, nezávisle na studiu nalezených pozůstatků.

Původní záznam byl pořízen na fotografickou desku a také studován již v minulosti, ale vzhledem k obtížím při digitalizaci záznamu starší technikou se autoři omezili „jen“ na studium atomických čar. Technické obtíže pocházely především ze značného zčernání desky, a to jak vlivem velké jasnosti bolidu, tak i skutečnosti, že musela být použita deska prošlá (po expiraci), neboť nebyly k dispozici fotografické desky nové. Za dvě desítky let však digitalizační technika značně pokročila, a tak bylo možné znovu oskenovat obě fotografické desky ve vysokém rozlišení 2540 DPI a s velkým dynamickým rozsahem (12bitovou hloubkou). Spektrum bylo kalibrováno a proměřeno standardními metodami.

Ve spektrech nalezneme především spektrální čáry kovů, jako železa, hořčíku, sodíku, vápníku, manganu nebo chromu, ty však byly analyzovány již dříve. Zde je asi dobré podotknout, že ze spekter sice lze odhadnout chemické složení prolétajícího tělesa, ale jejich interpretace má několik úskalí. Komplikace pramení především z toho, že ablace meteoroidu může mít několik forem. Třením o atmosféru se povrch tělesa taví a tavenina se posléze odpařuje. Část hmoty může být ztracena i v kapalném skupenství, odskakováním kapek taveniny. Obecně vzato jsou těkavé prvky (jako sodík, draslík nebo síra) odpařeny při nižších teplotách než silikátová část (ta obsahuje především křemík, hořčík a železo), zatímco těžko tavitelná část (obsahující např. hliník, vápník a titan) potřebuje k odpaření velmi vysoké teploty, působící po dlouhou dobu. Část materiálu může být vaporizována i v molekulární formě, ale molekuly se mohou tvořit i druhotně, interakcí atomů odpařených z meteoru s okolním vzduchem. Atomická spektra tedy mohou podávat zkreslenou informaci o chemickém složení. Navíc vyhodnocování obvykle předpokládá, že se zářící plazma nachází v termodynamické rovnováze, což je nejspíš v pořádku pro těsnou kolizní vrstvičku nad povrchem tělesa, ale téměř jistě nedostatečné přiblížení pro dění v chladnoucím plynu za tělesem, jenž k pořízenému spektru také přispívá.

Jiří Borovička z ASU s kolegou Alexejem Berežným z Moskevské státní univerzity se tentokrát zaměřil na studium vibračních a rotačních pásů molekul, jež jsou ve spektru bolidu Benešov též dobře patrné.

Z molekul zanechaly ve spektru nejvýraznější otisky monoxidy železa, hořčíku, vápníku a hliníku. Zatímco pásy oxidu železnatého jsou běžné i ve spektrech jiných bolidů, monoxidy zbývajících zmíněných kovů jsou ve spektru Benešova unikátní. Tvar a hloubka rotačních a vibračních pásů patrných molekul byly porovnávány  se syntetickými spektry těchto sloučenin vypočtenými z matematických modelů a pak se spektry laboratorními. Mimo jiné bylo cílem získat odhad na teploty a sloupcové hustoty zmíněných komponent odpařeného plazmatu v závislosti na výšce.

Z analýzy vyplývá několik zajímavých skutečností. Oxid železnatý FeO se ve spektru vyskytoval po celou dobu letu. Ve velkých výškách se nejspíše přímo odpařoval s povrchu tělesa, hlouběji však tato molekula vzniká převážně reakcí atomů železa s atmosférickým kyslíkem. Oxid vápenatý CaO naopak ve velkých výškách přítomen nebyl, jeho čáry sílily až s průnikem tělesa hlouběji. Podobně se chovaly i čáry atomického vápníku. Vápník patří mezi obtížně tavitelné prvky, proto není pozorované chování příliš velkým překvapením. Pásy CaO tedy pocházejí z interakce vápníku s okolním vzduchem.

Oxid hlinečnatý AlO byl ve spektru Benešova identifikován jednoznačně. Vzhledem k tomu, že i hliník patří mezi obtížně tavitelné materiály, očekávalo by se chování jeho čar v závislosti na výšce podobné jako v případě CaO. Nebyl to však ten případ, přinejmenším ne ve výšce menší než 50 km. Podrobnější výpočty ukázaly, že toto chování lze očekávat při teplotách okolo 3700 K. Jde tedy o nepřímý odhad teploty chladnoucího plynu. Svou roli ale zřejmě hrají i nerovnovážné efekty. Tuto hypotézu potvrzuje i nečekaně malá jasnost pásů oxidu hořečnatého MgO a rozdíly mezi odhadnutými rotačními (1000 K) a vibračními (3000 K) teplotami molekuly AlO.

Celkově lze z molekulárních spekter při započtení nerovnovážných jevů odhadnout teplotu v ionizační brázdě bolidu Benešov na přibližně 3500 K. Zřejmě i proto nebyly odhaleny stopy po oxidu titanatém TiO, jehož formační teplota přesahuje hodnotu 4000 K a po němž autoři také pátrali. V pozorování lze dále vyloučit významnou přítomnost kyanového radikálu CN a naopak usoudit na přítomnost molekulárního dusíku N2. Spektrum bolidu Benešov se tedy zdá více než vhodným k odhadu chemického složení prolétajícího tělesa, jemuž se autoři slibují věnovat ve své budoucí práci.

Reference

Borovička, J.; Berezhnoy, A. A., Radiation of molecules in Benešov bolide spectra, Icarus 278 (2016), 248-265

Kontakt

RNDr. Jiří Borovička, CSc.
Oddělení meziplanetární hmoty Astronomického ústavu AV ČR
Email: jiri.borovicka@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
  77. Výzkumy v ASU AV ČR (77): Zdroje záření Lyman-α: Klíč k pochopení minulosti vesmíru?


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: Bolid benešov, Astronomický ústav AV ČR, Spektrum meteoru


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

Planety

Hvězdy bloudivé, oběžnice, planety. Několik pojmenování téhož. Ostatně i řecké πλανήτης, neboli planétés, znamená vlastně „tulák“. Pro mnoho z nás obíhá kolem Slunce planet devět. Merkur, Venuše, Země, Mars, Jupiter, Saturn, Uran, Neptun a Pluto. Ovšem od roku 2006, od valného shromáždění

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Měsíc

Měsíc

Další informace »