Výzkumy v ASU AV ČR (161): Tauridy jsou křehká tělesa kometárního původu

Meteorický roj Taurid je aktivní po dobu téměř dvou měsíců od půlky září do poloviny listopadu. Tento roj má několik větví. Z dráhových analýz vyplývá, že meteoroidy mají oběžnou periodu kolem 3,4 roku a nízký sklon, přičemž za mateřské těleso je označována kometa 2P/Encke. V odborných kruzích má ale silnou váhu hypotéza, že původcem meteorického roje je rozpad dávné komety před desítkami tisíc let, a kometa Enckeova společně s dalšími většími tělesy na podobných drahách je jen fragmentem původního tělesa. 

V roce 2017 astronomové z ASU oznámili objev nového hejna Taurid uvězněného v rezonanci 7:2 s Jupiterem. Analýza ukázala, že v této skupině se mohou nacházet i stometrová tělesa. Problémem ovšem je, že tělesa této nové větve Taurid se potenciálně nacházejí na kolizní trajektorii se Zemí a bylo by tedy více než dobré o nich získat co možná největší množství informací. V dostupných pracích jsou totiž klíčové hodnoty jako např. hustota nebo materiálová pevnost uváděny v obrovském rozptylu, takže těžko usoudit na reálný stav. 
Naplnění tohoto úkolu je hlavním cílem představované práce. V ní se Jiří Borovička a Pavel Spurný z ASU detailně věnovali popisu fragmentace celkově šestnácti meteorů zachycených digitálními autonomními kamerami Evropské bolidové sítě. Šestnáct exemplářů by se mohlo zdát málo, autoři ale vybrali výhradně exempláře pozorované za ideálních podmínek, u nichž měli k dispozici nejpřesnější údaje. Vzorek obsahoval tělesa s hmotnostmi od desítek gramů po téměř tunu. 

Práce těžila z velmi kvalitních pozorovacích dat. Digitální autonomní stanice zaznamenávají v pravidelných intervalech širokoúhlé snímky oblohy a mohou tak bez přestání zachytávat prolétající meteory. Jsou doplněny radiometry snímajícími jas nebe s frekvencí 5000 vzorků za sekundu. S jejich pomocí je možné měřit světelnou křivku meteorů s velmi vysokým časovým rozlišením. Po zpracování je pak k dispozici o každém průletu velké množství informací: trajektorie, rychlosti, hodnota zpomalování a oběžná dráha původního tělesa. 

Velmi podrobná světelná křivka založená především na údajích z radiometru umožnila sestavení velmi podrobného semi-empirického fragmentačního modelu. Každé zjasnění nebo pokles jasnosti byl popsán pomocí tří možných fyzikálních jevů: rozpad fragmentu na prach, pomalé eroze z jejich povrchu a rozpad do více fragmentů. Hlavním parametrem je vstupní hmotnost a hustota meteoroidu, výšky, v nichž došlo k fragmentacím, hmotnost vyvrženého prachu, erodujících fragmentů a normálních fragmentů při každé fragmentaci, hmotnosti prachových zrn, hustoty fragmentů a erozní koeficienty. Autoři se nejvíce zajímali o stanovení výšky fragmentačních událostí, z nichž bylo možné odvodit hodnotu dynamického tlaku atmosféry. Tato hodnota pak přímo souvisí s pevností tělesa. 

Důležité je, že fragmentační model byl chopen vysvětlit světelné křivky a zpomalování studovaných Taurid prakticky perfektně. Bližší pohled na jednotlivé modely pak začíná odhalovat souvislosti. Například ukazuje, že hmotnější Tauridy ztrácejí hmotnost především rychlým uvolňováním zrn z povrchu – erozí – zatímco okamžitý rozpad na prach nebo postupné odpařování (ablace) jsou důležité spíše pro tělesa menších hmotností. Typická velikost prachových zrn se nacházela v rozsahu 20 až 500 mikrometrů. Ukázalo se, že Tauridy jsou celkově velmi křehká tělesa. Až na jeden exemplář byly všechny Tauridy zničeny při aerodynamickém namáhání do 0,2 MPa, zatímco tělesa jiného původu přežívají obvykle až do dynamických tlaků 3 MPa. Pro většinu Taurid platilo, že při hodnotě dynamického tlaku 0,05 MPa těleso přišlo o více než 90 % hmoty. I zde bylo možné vysledovat trend. Větší tělesa byla výrazně křehčí a rozpadala se při nižších dynamických tlacích, zatímco Tauridy menší se zdály být pevnějšími. Většina materiálu Taurid má tedy pevnost nižší než je pevnost sněhu. V něm jsou vnořené pevnější části centimetrových rozměrů, které mohou existovat i jako samostatná tělesa.

Z toho vyplývá, že je nepravděpodobné, že bychom z jakékoli Tauridy mohly na Zemi někdy najít meteorit. Jsou prostě složeny z materiálu tak křehkého, že je téměř vyloučeno, aby proletěly celým vzdušným obalem Země. Z této vlastnosti ale vyplývá i další: je téměř jisté, že Tauridy jsou skutečně kometárního původu. Takže i planetky, jako např. 2015 TX₂₄, které jsou součástí nové větve Taurid, jsou nejspíše složeny z křehkého kometárního materiálu. Neznamená to ale, že nám od Taurid nehrozí vůbec žádné nebezpečí. Stometrová tělesa, i když jsou křehká a při průletu atmosférou se zcela zničí, proniknou dostatečně hluboko, aby tlakovou vlnou, případně zářením, způsobila škody na zemském povrchu. Samotná přítomnost velkých křehkých těles naznačuje, že původní kometa se rozpadla spíše v poklidu než při nějaké dramatické kolizi. Některé velké fragmenty již se Zemí nejspíše v minulých tisíciletích kolidovaly, jiné to teprve čeká. 

REFERENCE

J. Borovička, P. Spurný, Physical properties of Taurid meteoroids of various sizes, Planetary and Space Science, Volume 182, article id. 104849, preprint arXiv:2001.08969

KONTAKTY

RNDr. Jiří Borovička, CSc.
jiri.borovicka@asu.cas.cz
Oddělení meziplanetární hmoty Astronomického ústavu AV ČR

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Oddělení meziplanetární hmoty ASU

Převzato: Astronomický ústav AV ČR, v. v. i.