Každoroční přivítání nového roku – Kvadrantidy

Kvadrantidy byly dlouhou dobu posledním z velkých rojů, u kterého nebylo známo jeho mateřské těleso. Když byla v roce 1985 objevena kometa 96P/Machholz 1, vzniklo podezření, že právě tato kometa by mohla být mateřským tělesem Kvadrantid. V prosinci roku 2003 přišel známý vědec v oboru meteorů Peter Jenniskens (NASA AmesResearch Center) s hypotézou, že s největší pravděpodobností je mateřským tělesem roje fragment již přes 500 let neexistující komety, který byl toho roku objeven a dostal označení C/2003 EH1.

Historie roje

Zdá se, že k prvnímu pozorování Kvadrantid došlo 2. ledna roku 1825, když Antonio Brucalassi z Itálie postřehl, že na obloze září hodně jasných těles známých také jako padající hvězdy. Dále byl roj viděn pozorovateli ze Švýcarska v letech 1835 a 1838. Domněnku, že se jedná o pravidelnou aktivitu nějakého roje vyslovili poprvé dva astronomové A. Quetelet (Brussel) a E. C. Herrick (Connesticut) nezávisle na sobě v roce 1839. Roj byl tedy zařazen mezi další meteorické roje a dostal název Kvadrantidy podle dnes již zaniklého souhvězdí Kvadrantu na pomezí Pastýře a Draka. V 19. století se však nacházelo v mnoha hvězdných atlasech.

Více detailů o tomto roji bylo zveřejněno během prvních pár desítek let po jeho objevení. První velmi užitečné pozorování se událo v roce 1863, díky němuž Stillman Masterman z USA poprvé u tohoto roje určil polohu bodu, ze kterého meteory vylétávají (radiant roje). Následující rok (1864) byl pro výzkum roje taktéž důležitý. A. S. Herschel z Anglie totiž zaznamenal toho roku při pozorování roje neobvykle vysokou aktivitu, kolem 60 meteorů za hodinu a to v době, kdy byl radiant ve výšce pouhých 19° nad obzorem. Ačkoliv se tato zvýšená aktivita nestala každoroční událostí, pomohla zvýšit zájem o tento roj v následujících letech.

Pozorování roje od roku 1864 ukázalo, že aktivita roje zahrnuje období od 28. prosince do 7. ledna. Velmi ostré maximum pak spadá na noc z 3. na 4. ledna. S použitím záznamů publikovaných britskou astronomickou asociací (BAA), britskou meteorářskou společnosti (BMS) a Americkou meteorářskou společností (AMS) bylo zjištěno, že jen jeden den před a po maximu jsou hodinové frekvence nižší než 10 meteorů. Kromě toho, vzestup a pokles činnosti tohoto roje před a po maximu se zdá být pozvolný a zjevně potvrzuje podezření, že roj Kvadrantid je složený jak z difúzních (starších), tak také z kompaktních (nových) vláken.

Výzkum Kvadrantid byl také negativně ovlivněn tím, že chyběly data získaná důsledným a pravidelným vizuálním pozorováním. Hlavní problémem je to, že pro jižní pozorovatele je radiant roje příliš na severu, na severní polokouli je zase většinou v době činnosti roje špatné počasí. Dalším faktorem bylo i velmi ostré maximum, který často způsobí, že i ti nejpilnější pozorovatelé si musejí ujít činnost roje proto, že jsou zrovna na špatném místě na Zemi. Posledním faktorem jsou slabé meteory typické pro tento roj, které vyžadují výjimečné pozorovací podmínky. Je to pravděpodobně kombinace těchto faktorů, která způsobuje zdánlivé kolísání pozorovaných hodinových frekvencí. V období let 1965-1971 se totiž tyto pozorované frekvence od různých pozorovatelů opravdu hodně lišily. Dalším faktorem je také gravitační vliv planety Jupiter, který způsobuje poruchy a fragmentaci proudu roje do jednotlivých vláken.

Planeta Jupiter totiž hraje významnou roli ve vývoji tohoto meteorického roje. Při pozorování Kvadrantid v roce 1918 W. F. Denning a Fiammetta Wilson z Anglie přišli na to, že radiant roje je o osm stupňů severněji než obvykle. Zároveň uvedli fakt, že již v roce 1916 a 1917 byl radiant více severněji než obvykle, ale data v té době byla nedostatečná, proto čekali na potvrzení. Nezávislá pozorování polohy radiantu roje v roce 1918 od několika dalších pozorovatelů z Anglie skutečně potvrdila, že poloha radiantu slabých meteorů roje je skutečně odlišná od běžné polohy radiantu. Posun polohy radiantu slabých meteorů reprezentuje krátkodobé změny drah meteoroidů díky gravitačnímu vlivu planety Jupiter.

Dlouhodobý gravitační vliv Jupitera na Kvadrantidy zkoumali poprvé podrobněji S.E. Hamid a M.N. Youssef v roce 1963. Výzkum prováděli na drahách šesti Kvadrantid, které byly vyfotografovány v roce 1954 a aplikovali ně gravitační poruchy způsobené planetou v posledních 5000 letech. Zatímco střední dráha proudu Kvadrantid je nyní vzdálena v periheliu od Slunce 0,99 AU, tito dva vědci zjistili, že před 1500 lety byla výrazně odlišná a perihelium roje bylo vzdáleno pouze 0,11 AU od Slunce. Zajímavé ovšem je, že před 4000 lety byla střední dráha proudu velmi podobná té dnešní.

Autoři přednesli hypotézu, že mateřské těleso roje se před 4000 lety dostalo do gravitační sféry vlivu planety Jupiter, který způsobil drastickou změnu parametrů dráhy mateřského tělesa roje. Krátce po té se začala uvolňovat z tohoto tělesa převážná část meteoroidů náležejících Kvadrantidám. Většina meteoroidů v proudu Kvadrantid tedy již nebyla ovlivňována gravitačními poruchami způsobenými Jupiterem a proto je možné pozorovat Kvadrantidy jako celkem kompaktní proud částic.

Je zajímavé, že S.E. Hamid a F.L. Whipple později v roce 1963 zjistili velkou podobnost mezi orbitálními parametry střední dráhy Kvadrantid před 1300 až 1400 lety a orbitálními parametry střední dráhy Delta Akvarid. Součástí jejich práce bylo také srovnání fyzikálních charakteristik meteorů obou rojů, které se zdají být velmi podobné, což autoři usuzují ze světlených křivek meteorů rojů Delta Akvarid a Kvadrantid.

V roce 1979 Iwan P. Williams, Carl D. Murray a David W. Hughes v podstatě potvrdili výsledky těchto dvou vědců, avšak také studovali další vývoj oběžné dráhy. Uvedli, že gravitační vliv planety Jupiter může nakonec změnit dráhu takovým způsobem, že proud Kvadrantid již nebude protínat dráhu Země. Z tohoto důvodu odhadli životnost meteorického roje Kvadrantid přibližně do roku 2400.

Novodobé pozorování díky kamerové síti

V současné době víme o tomto roji nové informace hlavně díky databázi drah meteoroidů EDMOND. Ve stávající databázi (verze 5.0, revize 04/2014) bylo nalezeno 414 drah, které podle katalogu IAU MDC (J8) patří k tomuto meteorickému roji. Meteorický roj Kvandrantidtak patří v počtu vícestaničních drah mezi nejsilnější roje v databázi EDMOND. Pro přiřazení jednotlivých drah k tomuto roji bylo použito Drummondova kritéria podobnosti drah (v porovnání se střední dráhou roje) s maximální hodnotou D´<0.1, maximum činnosti roje bylo zjištěno v solární délce (sol) 283,1^o (3.1.) s poloměrem maxima (FWHM) 0,45 dne a poloha radiantu (RA/DEC) 230,2^o/49,8^o se standardní odchylkou (RA/DEC) 2,1^o/1,3^o. Velmi malý poloměr maxima roje ukazuje na strmý nárůst aktivity roje před vlastním maximem a stejně tak strmý pokles ZHR po maximu. Průměrná rychlost Kvadrantid byla stanovena na 40,9+-0,9 km/s, meteory roje tedy patří mezi středně rychlé, které můžeme v průběhu roku pozorovat. Orbitální elementy střední dráhy proudu Kvadrantid jsou následující: velká poloosa (a) 3,0 AU, perihélium (q) 1,0 AU, excentricita (e) 0,7, sklon (i) 71,3^o (meteorický roj je prográdní, ovšem s dosti vysokým sklonem drah meteoroidů), délka výstupního uzlu (node) 283,2^o a délka argumentu perihélia (peri) 171,9^o. Na obrázku vlevo jsou uvedeny dráhy všech Kvadrantd, které splňují dané Drummondovo kritérium podobnosti drah.

 

Zdroj:

Meteor Showers Online (Quadrantids)

IMO (Quadrantids)

CEMeNt