O planetce s měsícem (a létajících talířích)

Začněme zeširoka – že se jedná o planetku s měsícem, není samo o sobě nic překvapivého, protože takových planetek známe dnes ve Sluneční soustavě již přes 250 [2]. Odhaduje se dokonce, že mezi blízkozemními planetkami této velikosti má svůj měsíc každá šestá. V tomto případě má hlavní těleso průměr asi 325 metrů, měsíc má průměr asi 70 metrů a obíhá jej s periodou 13,8 hodiny.

Na animaci vidíme samotnou planetku a její pohybující se měsíc tak, jak byly pořízeny 70-m radarovou anténou v americkém Goldstonu. Při blízkých přiblíženích k Zemi se pomocí radaru podařilo objevit měsíc již u 40 planetek, tentokrát ovšem radarovým astronomům objev těsně vyfoukli astronomové optičtí, zabývající se tzv. fotometrií - měřením změn jasnosti objektu v závislosti na čase. Z pozorování pořízených v průběhu několika dnů před nejtěsnějším průletem, na jehož zpracování se podíleli i astronomové z Astronomického ústavu AVČR v Ondřejově, se ukázalo, že u objektu dochází k pravidelným poklesům jasnosti, způsobených vzájemnými zákryty a zatměními obou těles. Není bez zajímavosti, že touto metodou byla objevena téměř polovina ze zmiňovaného počtu měsíců u planetek. O tom, jak taková měření probíhají, jsme psali v článku [3].

Nyní ale zpět k animaci z radaru (a k tomu, proč tvrzení, že okolo planetky obíhá kosmická loď, je úsměvné). "Snímky" z radaru totiž ve skutečnosti snímky nejsou, je to počítačem zpracovaná a zobrazená informace, která je podstatně jiného charakteru, než jsou snímky z optického dalekohledu. Běžný vojenský radar, tedy zařízení vybavené parabolickou anténou, které vysílá svazek rádiových vln a pak jej zpětně příjmá, dokáže o zachyceném cíli zjistit pouze několik málo informací - směr k cíli (odpovídá natočení antény), přibližnou velikost cíle (odpovídá intenzitě odraženého impulsu, ovšem za nutných předpokladů o materiálu cíle) a jeho vzdálenost (odpovídá době mezi vysláním impulsu a přijetím odezvy). Chceme-li nějakým způsobem "mapovat" tvar cíle, je třeba natáčením antény měnit její směr a dívat se tak na různá místa cíle. To lze učinit např. při mapování mořského břehu z lodi, případně tvaru terénu z letadla, ale není to možné u malého cíle (planetky), který je tak daleko, že i malé vychýlení antény způsobí, že cíl prostě zmizí ze zorného pole. Jak tedy pracuje tzv. planetární radar, pomocí nějž jsou mimo jiné studovány i planetky?

Planetární radar kromě zpoždění odraženého signálu měří také změnu frekvence přijatého signálu oproti signálu vyslanému. Tento tzv. Dopplerovský posun přímo odpovídá rychlosti vzdalování (nebo přibližování) cíle od vysílače. Ta největší přednost tohoto radaru ovšem spočívá v tom, že zároveň dokáže rozlišit jednotlivé fáze příchozího signálu, které dorazí v různých časech. Ačkoliv je vysílaný radiový impuls velice krátký, jednotlivé fáze příjmaného impulsu přicházejí s různým zpožděním v závislosti na tom, od jak vzdálené části cíle se odrazily. Pokud cíl navíc rotuje, mají i různě posunuté frekvence v závislosti na tom, jak rychle se daná část cíle od vysílače vzdaluje či přibližuje. Kompletní sada těchto informací (časové zpoždění a Dopplerovský posun) je pak spolu s intenzitou signálu, která odpovídá jasnosti daného pixelu, vykreslena do obrázku.

Co přesně se zobrazuje na obrázku popíšeme na jednom z políček animace. Na svislé ose směrem dolů narůstá vzdálenost od Země, na vodorovné ose směrem doleva narůstá rychlost vzdalování od Země. Pro jednoduchost si nejprve představme, že cíl je nerotující koule. Takový předmět by se v tomto zobrazení projevil jako svislá úsečka. Ve vodorovné ose by její rozměr byl minimální, protože všechny body takové koule by se od Země vzdalovaly stejnou rychlostí (resp. nevzdalovaly by se vůbec, pokud souřadný systém přeneseme do středu této koule). Rozměr ve svislé ose pak odpovídá zhruba poloměru této koule - bod zcela nahoře je místo na cíli ležící nejblíže Zemi, bod zcela dole představuje okraj koule (hranici mezi přivrácenou a odvrácenou stranou), z něhož se ještě signál odrazí (máme zde na mysli kouli s drsným povrchem, který odráží radiový signál do všech směrů, tedy i zpět k vysílači. Hladká kovová koule se chová zcela jinak). Odvrácená strana není vidět vůbec. Přibližně tvar úsečky má v tomto zobrazení i měsíc planetky, což je dáno tím, že rotuje jen velice pomalu, a je proto jen velice málo rozmazán ve vodorovné ose. Měsíce většiny planetek mají takzvanou synchronní rotaci (podobně jako náš Měsíc), což znamená, že rotují stejnou rychlostí, jakou obíhají okolo planetky.

Pokud naši pomyslnou kouli roztočíme (tak, aby osa rotace nemířila k Zemi, v takovém případě by se na obrázku nic nezměnilo), rozmaže se ve vodorovné ose. Body na jedné straně se k Zemi přibližují, ty budou více vpravo, a na druhé straně se od Země vzdalují - ty budou více vlevo. Čím rychleji tato koule rotuje, tím je rozměr jejího obrazu ve vodorovné ose větší. Planetky ovšem nikdy nejsou přesné koule, proto i na jejich radarových "snímcích" vidíme různé podrobnosti. Vždy je však třeba mít na paměti, co tyto obrázky znázorňují, a nepodléhat iluzi, že tvar objektů na obrázku odpovídá jejich tvaru ve skutečnosti.

Zdroje:

[1] zoom.iprima.cz
[2] johnstonsarchive.net
[3] astro.cz