Spektrograf na hvězdárně Valašské Meziříčí – první spektrum Tauridy

Úvod

Spektrograf v konfiguraci sestávající z CCD kamery VE 6047 EF/OSD a difrakční mřížky s hustotou 500 čar/mm je schopen nejen zaznamenávat spektra meteorů, ale také ho lze využít k výpočtu vícestaničních drah, ve spolupráci s ostatními stanicemi sítě EDMONd. Ideální krytí zorných polí (FOV) má tato kamera, označená jako Valašské Meziříčí N se stanicemi Kroměříž ENE, Otrokovice N, Zlín N, Havlíčkův Brod ENE a také je možné vyhledat vícestaniční dráhy se stanicemi mimo území ČR, např. s celooblohovou kamerou AGO Modra (Slovak Video Meteor Network) nebo se stanicí HULUD 1 (Hungarian Meteor Network). Výsledkem této druhé možnosti využití spektrografu je 289 vícestaničních drah (stav k 19. 11. 2014) z 543 jednostaničních meteorů – tedy každý druhý jednostaniční meteor posloužil k výpočtu jeho vícestaniční dráhy. Od zahájení provozu spektrografu dne 25. 7. 2014 až do 26. 10. 2014 byl pro zaznamenání a vyhodnocení meteorů používán program MetRec. Vzhledem k vysoké hladině šumu (díky nastavení programu) při zpracování spekter jednotlivých meteorů bylo rozhodnuto o změně programu na Ufo Tools (Ufo Capture, Ufo Analyzer) od 26. 10. 2014, čímž se také mění částečně metodika přípravy dat pro následné zpracování spekter.

Bolid 20141102_040231

Tento bolid byl zaznamenaný ze 4 stanic sítě CEMeNt, a to ze stanice Kroměříž ENE, Otrokovice N, Zlín N a samozřejmě také ze spektrografu (Valašské Meziříčí N). Vzhledem ke znehodnocení záznamu ze dvou stanic (Otrokovice N a Zlín N) díky nízké oblačnosti a mlze byly k výpočtu vícestaniční dráhy bolidu použity pouze stanice Valašské Meziříčí N a Kroměříž ENE. Rojová poslušnost bolidu byla určena jako NTA (severní Tauridy), absolutní magnituda byla -3,7^m, počáteční výška HB = 101,7 km a koncová výška HE = 60,9 km. Délka atmosférické dráhy bolidu byla 87,9 km. Orbitální elementy dráhy meteoroidu, včetně decelerace, byly následující: velká poloosa dráhy (a) 2,1 AU, perihélium (q) 0,374 AU, excentricita (e) 0,818, sklon dráhy 1,5°, délka argumentu perihélia (peri) 112,6°, délka výstupního uzlu (node) 39,5° a geocentrická rychlost (vg) 27,3 km/s. Projekce dráhy meteoroidu ve Sluneční soustavě, projekce atmosférické dráhy bolidu a snímky ze všech kamer, které jej zaznamenaly, jsou uvedeny níže.

Spektrální analýza

Vzhledem k ovlivnění spektra bolidu nízkou oblačností byla provedena spektrální analýza vybraných snímků, z nichž bylo následně vytvořeno schéma vývoje emisních čar jednotlivých prvků v závislosti na výšce meteoru. Rozlišení analyzovaného spektra, závislé na hustotě čar difrakční mřížky (500 čar/mm) a na rozlišení CCD čipu (720x576 px) je 30,4 Å/px. Z tohoto grafu lze sledovat postupné zvyšování emise hlavních multipletů (triplet MgI a dublet NaI) se vzrůstající teplotou meteoru (a klesající výškou) a také zvyšování emise multipletů FeI v rozmezí vlnových délek přibližně 3400 až 4600 Å. Spektrální analýza byla provedeno z 18 snímků v průběhu letu meteoru a výsledné křivky nebyly kalibrovány na citlivost použitého CCD čipu, jedná se tedy o nekorigované spektrum meteoru. Snímek FR99 s nejvyšší intenzitou emisí prvků byl následně vybrán pro detailní analýzu, přičemž bylo použito kalibrace na citlivost použitého CCD čipu (ICX 673AKA) v rozsahu vlnových délek 3500 až 9000 Å. Výsledné spektrum obsahuje emisní čáry prvků v poměrném zastoupení typickém pro Tauridy – železo (FeI, FeO), hořčík (MgI), sodík (NaI), vápník (CaI, CaII), mangan (MnI) a také křemík (SiI, SiII). Poměr emise prvků náležejících ionizované atmosféře Země vůči hořčíku (N2/Mg, O/Mg) je nízký, neboť toto nezávisí na hmotnosti tělesa, ale na jeho rychlosti. Toto znamená, že množství emise těchto prvků je přímo úměrné hmotnosti tělesa, ovšem koeficient úměry se zvyšuje s rychlostí meteorů. Pro relativně pomalé Tauridy je tedy zastoupení těchto prvků výrazně nižší než např. pro Leonidy. Emisní čáry multipletů FeI jsou naopak výrazně zastoupeny, nejvíce pro maximum na vlnové délce 4115 Å (pozorovaná vlnová délka), což odpovídá emisním čárám 354 FeI (4107 Å – laboratorní vlnová délka), 801 FeI (4118 Å), vedlejší maximum pak odpovídá 43 FeI (4132 a 4144 Å), 18 FeI (4140 Å), 355 FeI (4155 Å) a 354 FeI (4157 Å), přičemž součástí tohoto maxima jsou pravděpodobně i emisní čáry manganu MnI. Maximum na vlnové délce 4115 Å pak dosahuje vyšší intenzity (63) než emisní čáry dubletu NaI (60) pozorovaného na vlnové délce 5851 Å (laboratorní vlnové délky dubletu 1 Na jsou 5891 a 5894 Å). Nejvyšší intenzitu emisních čar v tomto snímku má triplet MgI (92), pozorovaný na vlnové délce 5156 Å (laboratorní vlnové délky tripletu 2 MgI jsou 5167, 5173 a 5184 Å). Oba grafy, jak schéma vývoje emisní čar, tak také podrobná analýza snímku FR 99 jsou uvedeny níže.

Závěr

Za dosavadní období provozu spektrografu na hvězdárně Valašské Meziříčí bylo zaznamenáno celkem 13 spekter meteorů. 5 z nich patří sporadickým meteorům, ostatní pak rojovým meteorům (PERds 3, KCGds 2, SPEds 1, CAPds 1 a NTAds 1). V tomto případě se jedná o první zachycené spektrum meteoru mimo „hlavní“ letní sezonu a také o příslib do budoucího provozu spektrografu a následné studium spekter méně známých a méně aktivních meteorických rojů, např. v období tzv. „Velké jarní díry“ v období od února do dubna. Toto období je sice charakteristické celkově nízkou meteorickou aktivitou, ale také vysokým výskytem jasných meteorů – bolidů.

Realizační tým projektu:

Ing. Jakub Koukal
Mgr. Sylvie Gorková

Související:

Astro.cz: Výsledek spolupráce SMPH a hvězdárny Valašské Meziříčí = první spektrum meteoru