Výsledek spolupráce SMPH a hvězdárny Valašské Meziříčí = první spektrum meteoru

Proč spektroskopie?

V astrofyzice je problém zkoumat kosmická tělesa přímo, nejdůležitějším zdrojem informací o těchto tělesech je proto jejich elektromagnetické záření. To pak v interakci se vzorkem dá spektrum, které je pro každý prvek typické a originální. Spektroskopie meteorů je zajímavou vědní disciplínou, která nám umožní zkoumání chemického složení meteoroidů, které vstoupí do atmosféry Země. Zároveň je však jejich hmotnost příliš nízká na to, aby tělísko přežilo průlet atmosférou a následně bylo analyzováno v laboratořích jako meteorit.

Analýzu meteorů je pak možné provádět dvěma způsoby – pomocí spektrálního hranolu nebo mřížky. Zaznamenání spektra je pak možné také dvěma způsoby, a to fotografickou metodou (fotoaparát, fotografická komora) nebo video technikou (CCTV kamera).

Montáž kamery

V sobotu 19. července 2014 byla po předchozím vyhlédnutí místa a shromáždění potřebného materiálu k sestavě namontována kamera na Jižní budovu hvězdárny. Kamera míří na sever, jelikož v tomto směru je snímané pole nejméně rušeno svitem Měsíce.

Jedná se o CCTV kameru VE 6047 EF/OSD. Kamera je vybavena CCD čipem Sony ICX 673AKA s rozlišením 976 × 572 (horizontálně × vertikálně) pixelů, přičemž díky použitému objektivu Tokina (1/3", varifokální objektiv 3–8 mm s F/0.98) je efektivní rozlišení kamery 720 × 576 pixelů (běžný PAL D1 signál). Citlivost kamery je 0,002 lx v BW režimu, což běžně umožňuje zaznamenat hvězdy o limitní magnitudě +5,0 mag, nejslabší zaznamenané meteory pak jsou kolem +2,5 mag.

O týden později v pátek 25. 7. byl do kamery instalován holografický film. Jedná se o mřížku s rozlišením 500 čar na mm. S použitím popsaného vybavení je nutné, aby meteor, který bude rozložen na spektrum, měl jasnost alespoň −2,0 mag.

Spektrální citlivost kamery pak umožňuje zaznamenat spektrum v rozsahu od 300 do 900 nm, tedy bude možné zaznamenat veškeré hlavní emisní čáry prvků, které se běžně vyskytují v meteoroidech (železo, vápník, sodík, hořčík, kyslík, mangan, chrom, atd.). Ve spojení s uvedenou difrakční mřížkou pak dosahuje rozlišení spektra meteoru zhruba 3,8 nm/pixel.

První spektrum

Hned první noc, tedy v noci z 25. na 26. července (26. 7. 2014 v 0 h 53 m 19 s), zachytila upravená kamera první spektrum meteoru.

Meteor měl jasnost −3 mag a podle jednostaniční analýzy patři k roji alfa Capricornid (CAPds). Doba trvání záznamu byla 0,3 s a spektrum bylo zaznamenáno na celkem 12 snímcích, přičemž každý snímek reprezentuje časový interval 0,04 s (PAL signál disponuje 25 snímky za sekundu). Pro analýzu byl vybrán snímek s nejintenzivnějšími emisními čarami, označený jako FR12.

Analýza 1. spektra

Analýza spektra byla provedena v kombinovaném manuálním a automatickém režimu v program Vspec. Nejjasnější emisní čára je reprezentována Mg I tripletem (hořčík, nerozlišeno), pozorovaná vlnové délka emisní čáry byla 5194 Å (Ångströmu, 1 nm = 10 Å), přičemž laboratorní hodnota vlnové délky tohoto tripletu je 5174 Å. Druhou nejsilnější emisní čarou je Na I dublet (sodík, nerozlišeno), pozorovaná vlnové délka emisní čáry byla 5901 Å (laboratorní vlnová délka 5890 Å). Obě tyto emisní čáry, stejně jako pozorované emisní čáry Fe I (železo), Mn I (mangan), Ca I a Ca II (vápník), Si I a Si II (křemík), Cr I (chrom), Ni I (nikl) reprezentují prvky obsažené přímo v tělese meteoroidu.

Silná emisní čára O I (7775 Å, laboratorní vlnová délka 7770 Å), stejně jako emisní čáry NI a N2 (dusík) pocházejí většinou z ohřáté atmosféry.

Uvedené spektrum je kalibrováno pouze v ose „x“ (vlnová délka), na ose „y“ je uvedena relativní hodnota intenzity, stejně jako není uvedena hodnota intenzity kontinua a také není spektrum redukováno na citlivost čipu kamery VE6047EF/OSD.

Další využití kamery

Vzhledem k pokrytí ČR sítí kamer na znamenávání meteorů je ve většině případů pravděpodobné, že bude k dispozici také dráha jasných meteorů (bolidů) ve Sluneční soustavě a tudíž bude možné vytvoření monografie složení meteoritů a zároveň také jejich drah (a tedy rojové příslušnosti daného meteoru).

Vzhledem k tomu, že zařízení pracuje se systémem MetRec, který je určený pro vícestaniční výpočet drah těchto těles, je možné tuto kameru použít také pro běžný výpočet atmosférické dráhy meteoru v průběhu letu. Ve spojení s případnou znalostí mechanické pevnosti tělesa (výpočet je možný v případě výbuchu meteoru v atmosféře, ze známé rychlosti a výšky tělesa z vícestaniční dráhy) nám pak toto zařízení poskytne ještě komplexnější náhled na vlastnosti nejmenších těles, které se pohybují ve Sluneční soustavě − meteoroidů.