Výzkumy v ASU AV ČR (190): Jaké byly Drakonidy v roce 2018?

Drakonidy, které jsou aktivní na začátku října, patří mezi nejzajímavější meteorické roje. Jejich aktivita je obvykle poměrně nízká, s několika málo meteory za hodinu po většinu let, ale pokud se Země na své cestě meziplanetárním prostorem potká s hustším filamentem, zaznamenáme meteorický déšť. Mateřskou kometou Drakonid je 21P/Giacobini-Zinner s oběžnou periodou 6,54 let. Tato kometa patří do Jupiterovy rodiny. To znamená, že gravitační působení největší planety Sluneční soustavy významně ruší oběžnou dráhu komety, která je díky tomu považována za „bloudivou“. Předpovědi aktivity meteorického roje jsou z toho důvodu velmi obtížné. 

V nedávné minulosti byl vcelku přesvědčivě předpovězen déšť v roce 2011, kdy modely předpovídaly hned dvě maxima meteorické spršky dne 8. října 2011, která byla pozorována. Časování maxim bylo modely předpovězeno uspokojivě, předpovědi hodinových frekvencí byly méně spolehlivé. Předpovědi uváděly tento údaj v hlavním maximu v rozsahu 60 až 400 meteorů za hodinu, reálně bylo pozorováno 300 až 460 podle pozorovatelů. V následujícím roce 2012 nebyla očekávána žádná významná aktivita, meteorické radary ale zaznamenaly významnou spršku slabých meteorů. Vyšší než předpovězená aktivita byla pozorována i s pomocí videokamer. 

Pro rok 2018 modely předpovídaly vyšší aktivitu v noci z 8. na 9. října. Vzhledem k tomu, že toto maximum se mělo odehrát kolem půlnoci světového času, nejlepším místem k jeho pozorování byla jednoznačně Evropa. Rozptyl očekávaných hodinových frekvencí byl opět obrovský. Obecně se předpokládalo, že hlavním přispěvatelem pro rok 2018 měla být tělíska opustivší mateřskou kometu při jejím průletu v roce 1953. Toto vlákno však prošlo velmi těsně Zemi v roce 1985, takže se očekávalo, že bude tímto průchodem poněkud zředěno. Na druhou stranu se nedaly vyloučit příspěvky od dalších filamentů. Navíc, Lagrangeovy body L₁ a L₂, v nichž se nachází množství družic, měly být zasaženy ještě hustšími partiemi proudu než samotná Země. 

V roce 2018 se současně ke Slunci vracela i mateřská kometa, takže současné pozorování komety a dříve uvolněných pozůstatků představovaly vynikající příležitost ke studiu vývoje trajektorií rozdílných těles. 

Vzhledem k okolnostem bylo jasné, že předpovězené maximum v roce 2018 bude sledováno vlastními experimenty ASU, konkrétně na dvou stanicích, v Ondřejově a Kunžaku. Na obou místech byl k dispozici pár identických kamer, jedné kamery DMK s dlouhoohniskovým objektivem a kamera Maia s větším zorným polem. Pozorování byla doplněna dalšími přístroji nacházejícími se v Ondřejově, Kunžaku, ale i na jiných stanicích. V obou lokacích bylo v noci z 8. na 9. října 2018 jasno, v jihočeském Kunžaku však v druhé polovině noci pozorování ovlivňovala extrémně vysoká vlhkost vzduchu. Kamera Maia na této stanici byla po půlnoci fakticky oslepena i přes funkční výhřev, který měl rosení objektivu omezit. 

Pořízené sekvence byly analyzovány celou řadou zpracovatelských programů vyvinutých pracovníky Oddělení meziplanetární hmoty ASU. V časových sekvencích byly nejprve automaticky vyhledávány meteory, jejichž výskyt byl porovnáván mezi oběma stanicemi a v dalším zpracování byl kladen důraz na ty meteory, které byly zachycené na obou stanicích. Z těchto pozorování pak byly určeny jejich atmosférické i heliocentrické trajektorie, stejně jako světelné křivky. Dvojstaniční pozorování probíhala mezi 17.30 a 4.00 světového času té noci. Celkově bylo zachyceno 418 meteorů alespoň jednou z kamer, z čehož 162 bylo dvojstaničně pozorovaných Drakonid. 

Jedním z prvních údajů, které bylo možné určit ze světelných křivek, je tzv. fotometrická hmotnost, tedy hmotnost meteoroidu vstupujícího do atmosféry odhadnutá na základě jeho jasnosti. Ta byla v případě pozorovaných Drakonid v rozsahu asi dvou tisícin gramu po téměř 52 gramů pro nejjasnější exemplář. Z časové řady byly dále určeny hodinové frekvence přepočtené pro radiant v zenitu (tedy pro optimální podmínky), které ukázaly dvě maxima. První maximum kolem 23 hodin světového času dosáhlo na stupnici hodinové frekvence na hodnotu 200, druhé maximum kolem jedné hodiny ranní pak na hodnotu 140. Lehce zvýšená aktivita byla pozorována ještě mezi druhou a třetí hodinou ranní, kdy aktivita přesáhla hodnotu 70 meteorů za hodinu. Porovnáním vypočtených hodinových frekvencí z různých kamer bylo možné odhadnout zastoupení meteorů s různými jasnostmi. Z toho empiricky vyplynulo, že slabších meteorů bylo více spíše až v druhé polovině noci. 

Jedním z důležitých popisných parametrů souvisejících s předchozím je takzvaný populační index roje, který určuje, zda v roji převažují slabé nebo jasné meteory. Populační index souvisí s indexem hmotnostního rozdělení, který je možné vypočíst z fotometricky určených hmotností. Z měření provedených pracovníky ASU pod vedením Pavla Kotena vyplývá, že hmotnostní index má hodnotu kolem 1,7, což znamená, že v roji je většina celkové hmotnosti zastoupena ve větších tělesech. 

Ze záznamů bylo též možné určit tok meteorické hmoty, který pro Drakonidy v roce 2018 činil přibližně 0,03 meteoroidů na km² za hodinu. Toto číslo určuje, kolik meteorů za hodinu proletí plochou 1 km² promítnutou na zemský povrch. Hodnota meteorického toku byla v roce 2018 asi třikrát menší než byl tok v roce 2011. Pro pozorovatele, kteří pamatují déšť Leonid v roce 1999: odpovídající meteorický tok byl tenkrát 1 meteoroid na km² za hodinu, čili 30krát více.

Dvojstaniční pozorování umožňuje určit heliosférickou trajektorii tělíska. Využitím celé množiny tedy bylo možné vcelku spolehlivě určit pozici vlákna meteoroidů, které bylo odpovědné za roj v roce 2018. Předpokládalo se, že toto vlákno pocházelo z průletu komety v roce 1953. Tento rok však kometa nebyla pozorována. Autoři tedy odvodili pozici vlákna z dráhy předchozího pozorovaného průletu komety, z roku 1946. Porovnáním odchylek bylo možné odhadnout vývoj trajektorie meteoroidů za více než půl století. Tento vývoj bylo pak možné přímo porovnat s vývojem oběžné dráhy mateřské komety, která se v roce 2018 ke Slunci vrátila. Porovnání ukazuje, že trajektorie různých druhů těles meziplanetární hmoty se vyvíjejí různě. Sklon drah se sice v obou případech změnil velmi podobně, ale perihéliová vzdálenost zůstala v případě meteoroidů prakticky neměnná, zatímco u komety výrazně narostla. Kometa sice prošla v roce 1958 okolo Jupitera, ale zásadní změna trajektorie byla způsobena negravitačními jevy asi o rok později. Celkově se zdá, že vlákno z roku 1953 bylo odpovědné za hlavní maximum pozorované před půlnocí světového času a modely bylo předpovězeno vcelku spolehlivě. Zvýšená aktivita v druhé polovině byla nejspíše důsledkem kombinace rozplizlých částic z vlákna roku 1953 a mnoha jiných velmi porušených filamentů z jiných let a ta byla modely předpovězena nepřesvědčivě. Situace tedy podtrhuje důležitost dalšího studia tohoto velmi zajímavého meteorického roje. 

REFERENCE

P. Koten a kol., Activity profile, mass distribution index, radiants, and orbits of the 2018 Draconid meteor shower outburst, Planetary and Space Science 184 (2020) 104871.

KONTAKT

RNDr. Pavel Koten, Ph.D.
pavel.koten@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.