Spektra meteorů v roce 2015 na Hvězdárně Valašské Meziříčí

První kamera na pozorování meteorů opatřená spektrografem byla na Hvězdárně Valašské Meziříčí nainstalována v létě 2014. Je umístěna na jižní budově a její zorné pole směřuje severním směrem (VM_N), kamera je vybavena CCD snímačem s rozlišením 720x576 px. Na podzim 2015 pak byly zprovozněny další dvě spektrální kamery, které byly vybaveny modernější kamerou s vyšším rozlišením snímače (1280x960 px) a spektrálním rozlišením. Sledují jihozápadní (VM_SW) a severozápadní (VM_NW) obzor.

Severní kamera (VM_N) byla zprovozněna 25. 7. 2014. Rok 2015 byl tedy první rok, kdy toto zařízení fungovalo po celý rok. Jedná se o CCTV kameru VE6047 s difrakční mřížkou s hustotou 500 čar/mm, rozlišení prvního řádu spektra meteoru je 32,8 Å/px. Veškeré potřebné zařízení bylo zakoupeno díky finančním prostředkům SMPH (Sdružení pro MeziPlanetární Hmotu).

Severozápadní (VM_NW) a jihozápadní (VM_SW) kamery byly zprovozněny v říjnu 2015. Jedná se o CMOS kamery QHY5L-IIM, které jsou vybaveny kvalitnějším megapixelovým objektivem Tamron a jsou vybaveny difrakční mřížkou s hustotou 1000 čar/mm, rozlišení prvního řádu spektra meteoru je 9,7 Å/px (VM_SW) a 10,8 Å/px (VM_NW). Kamery byly koupeny z projektu „Rozvoj pozorování a spektroskopie meteorů a meteoritů“ ve spolupráci s Ústavem fyzikální chemie J. Heyrovského Akademie Věd ČR, v.v.i.

Za rok 2015 zaznamenaly všechny tři kamery na hvězdárně Valašské Meziříčí opatřené spektrografy 44 spekter. Rozdělení počtu spekter jednotlivých kamer nalezneme v tabulce níže:

Označení	Použitá kamera	Objektiv	Mřížka	Počet spekter v roce 2015	Zprovoznění
VM_N	VE6047EF	Tokina 3-8 mm	500 čar/mm	26	25.7.2014
VM_NW	QHY5LII-M	Tamron 3-8 mm megapixel	1000 čar/mm	8	24.10.2015
VM_SW	QHY5LII-M	Tamron 3-8 mm megapixel	1000 čar/mm	10	24.10.2015

Rozdělení spekter podle meteorických rojů

Kamera	PER	SPO	STA	ORI	NTA	LEO	HYD	GEM	ORS	LYR
VM_N	12	7	3		1	1	1			1
VM_NW		1	4	1	1	1
VM_SW		1	6	1				1	1

Vysvětlivky ke zkratkám: PER – Perseidy, SPO – sporadické meteory, STA – jižní Tauridy, ORI – Orionidy, NTA – severní Tauridy, LEO – Leonidy, HYD – Hydridy, GEM – Geminidy, ORS – jižní chi Orionidy, LYR – Lyridy

Zajímavá spektra zachycená v roce 2015

Orionida 28.10.2015 (202739 UT), VM_N. Autor: Hvězdárna Valašské Meziříčí	Jižní Taurida 6.11.2015 (001741 UT), VM_N. Autor: Hvězdárna Valašské Meziříčí

Leonida 19.11.2015 (034504 UT), VM_N. Autor: Hvězdárna Valašské Meziříčí	Hydrida 14.12.2015 (030937 UT), VM_N. Autor: Hvězdárna Valašské Meziříčí

Jižní Taurida 5.11.2015 (231201 UT), VM_SW. Autor: Hvězdárna Valašské Meziříčí	Jižní Taurida 6.11.2015 (001741 UT), VM_NW. Autor: Hvězdárna Valašské Meziříčí

Jižní Taurida 11.11.2015 (181413 UT), VM_SW Autor: Hvězdárna Valašské Meziříčí	Leonida 19.11.2015 (034504 UT), VM_NW. Autor: Hvězdárna Valašské Meziříčí

Porovnání analýzy spektra Leonidy zachycené 19.11.2015 (034504 UT)

Tento jasný bolid byl zaznamenán dvěma spektrografy na Hvězdárně Valašské Meziříčí, a to konkrétně spektrografy VM_NW a VM_N. Z důvodu vyššího rozlišení bylo pro podrobnou analýzu vybráno spektrum pořízené spektrografem VM_NW. Rozlišení analyzovaného spektra, závislé na hustotě čar difrakční mřížky (1000 čar/mm) a na rozlišení CMOS čipu (1280x960 px) je 10,8 Å/px.

Spektrální analýza byla provedena ze 7 snímků v průběhu letu meteoru (snímkovací frekvence 15 sn/s) a výsledné spektrum bylo kalibrováno na citlivost použitého CMOS čipu (Aptina MT9M034) v rozsahu vlnových délek 3500 až 9000 Å. Výsledné spektrum obsahuje emisní čáry prvků v poměrném zastoupení typickém pro Leonidy – železo (FeI), hořčík (MgI), sodík (NaI), vápník (CaI, CaII), mangan (MnI), chrom (CrI) a také křemík (SiII). Poměr emise prvků náležejících ionizované atmosféře Země vůči hořčíku (NI/Mg, NII/Mg, O/Mg) je vysoký, neboť pro velmi rychlé Leonidy (v_g= 70,2 km/s) jsou ve spektru dominantní emisní čáry multipletu OI-1 na vlnové délce 7774 Å.

Detailní náhled na spektrum Leonidy v rozsahu 3400 až 7600 Å pak umožňuje identifikaci velmi silných emisních čar multipletů MgI-3 (3836 Å), FeI-4 (3858, 3888 a 3923 Å), CaII-5 (3940 Å), MgI-22 (4354 Å), CaI-4 (4455 Å) a také SiII-2 (6347 Å). Dominantní multiplety MgI-2 (5174 Å) a NaI-1 (5893 Å) mají pak prakticky shodnou intenzitu emisí, která je ovšem také srovnatelná s intenzitou emisí FeI, MgI a CaII v rozsahu vlnových délek 3800 až 4000 Å.

Tento bolid také dosáhl jasnosti potřebné pro zobrazení druhého řádu spektra a také bylo zaznamenáno spektrum dohasínající stopy po průletu bolidu, a to na 2 snímcích. Zde je možné identifikovat rozdílnou rychlost dohasínání jednotlivých emisních čar multipletů, nejrychleji dohasíná multiplet CaII-5 a NaI-1, následovaný multiplety CaI-4, MgI-2, FeI-15, atd. Na druhém snímku spektra stopy bolidu je nejintenzivnější emisní čárou multiplet FeI-1 (5205 Å), případně CrI-7 (5207 Å) – emisní čáry těchto prvků se nachází na vlnových délkách velmi blízko sebe a není jmožné je rozlišit, nicméně při laboratorních měřeních meteoritů se intenzita emisních čar multipletu CrI-7 jevila řádově silnější jak intenzita emisních čar FeI-1.

Souhrnné kalibrované spektrum Leonidy ze dne 19.11.2015 (034504 UT), spektrograf VM_NW. Autor: Jakub Koukal	Detail souhrnného kalibrovaného spektra Leonidy (3400 až 7600 Å)ze dne 19.11.2015 (034504 UT), spektrograf VM_NW. Autor: Jakub Koukal

Celkem zaznamenaných meteorů bylo na třech spektroskopických kamerách 1218. Počty meteorů podle jednotlivých kamer jsou následující: severní kamera (VM_N) zaznamenala 892 meteorů, jihozápadní (VM_SW) 199 meteorů a severozápadní (VM_NW) 127 meteorů. Rozdíl v počtu meteorů je daný tím, že severní kamera byla v provozu po celý rok, zatímco jihozápadní a severozápadní byly nainstalovány nově v říjnu 2015.

Kamery slouží dále také k astrometrii a fotometrii meteorů a výpočtu vícestaničních drah ve spolupráci s ostatními stanicemi sítě EDMONd. Za rok 2015 to bylo celkově 921 drah (severní 680, jihozápadní 151, severozápadní 90). Pro detekci společných vícestaničních meteorů se spektroskopickými systémy jsou důležité stanice Kroměříž, Otrokovice, Zlín a Havlíčkův Brod, Nýdek, Maruška, na území mimo Českou republiku to jsou: slovenské stanice AGO Modra, Blahová, Senec, Kráčany a stanice HULUD 1 v Maďarsku. Rekordem je pak společný meteor mezi stanicemi VM_SW a Maienfeld (švýcarská síť FMA), vzdušná vzdálenost obou stanic je 682 km.

Vícestaniční dráhy – spektrograf VM_N. Autor: Jakub Koukal	Vícestaniční dráhy – spektrografy VM_SW a VM_NW. Autor: Jakub Koukal

Laboratorní měření spekter meteoritů

V rámci projektu „Rozvoj pozorování a spektroskopie meteorů a meteoritů“ v současné době probíhá spolupráce s Ústavem fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR se sídlem v Praze, která by měla umožnit přesnější zpracování napozorovaných dat ze spektrografů a také případné spojení chemické analýzy tělesa během jeho letu a po dopadu na zemský povrch. Jako velmi užitečné se rovněž jeví simultánní měření zastoupení prvků ve vzorcích meteoritů – spektroskopie laserem buzeného plazmatu (LIBS), pomocí spektrometru Echelle ESA 4000 a spektrografu QHY5LII-M v konfiguraci shodné s jednotlivými spektrografy na Hvězdárně Valašské Meziříčí. Toto měření umožňuje zcela průkaznou identifikaci jednotlivých emisních čar prvků s následným využitím těchto znalostí při analýze spekter meteorů zaznamenaných spektrografy na Hvězdárně Valašské Meziříčí.

Videa zaznamenaných spekter

Souhrn vybraných spekter zachycených na Hvězdárně Valašské Meziříčí v roce 2015 - spektrograf VM_N (snímkovací frekvence 3 sn/s). Autor: Jakub Koukal

Souhrn vybraných spekter zachycených na Hvězdárně Valašské Meziříčí v roce 2015 - spektrograf VM_SW a VM_NW (snímkovací frekvence 3 sn/s). Autor: Jakub Koukal

Naším společným cílem je výzkumná činnost a publikování výsledků a závěrů činnosti v odborných publikacích.

 

Realizační tým projektu:

Ing. Jakub Koukal
Mgr. Sylvie Gorková
RNDr. Martin Ferus, Ph.D.
Jiří Srba

Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí