Výzkumy v ASU AV ČR (205): α-Monocerotidy jsou původem z kometární kůry

Meteory neboli padající hvězdy představují malá kosmická tělíska, která proniknou do zemské atmosféry. Při průletu se třením velmi zahřívají, vytvářejí ve svém okolí brázdu ionizovaného plazmatu, které intenzivně září. Malá tělíska jsou průletem zcela zničena a zanechají po sobě jen otisky na sítnicích pozorovatelů nebo detektorech záznamových zařízení. Tzv. rojové meteory zdánlivě vylétají na obloze z jednoho místa a vyskytují se každoročně v určitém datu. Původ tělísek rojových meteorů je společný, zanechávají je za sebou po průletu kolem Slunce aktivní tělesa meziplanetární hmoty, typicky komety.

Roj α-Monocerotid se objevuje každoročně kolem 22. listopadu. Jeho aktivita je obvykle velmi nízká, čítající v maximu jen pár meteorů za hodinu. Občas se však objevují i meteorické deště. Velmi intenzivní krátce trvající déšť byl spatřen například v roce 1995, mnozí pozorovatelé meteorů, včetně tří z autorů představovaného článku, na něj vzpomínají. Hodinová zenitová frekvence tenkrát dosáhla na hodnotu 500 meteorů za hodinu. Někteří autoři již dříve poznamenávali, že výrazný nárůst aktivity lze vysvětlit průchodem Země vláknem z dlouhoperiodické komety, které za sebou nemá více než jeden oběh kolem Slunce. Z dostupných pozorování bylo možné pouze odhadnout parametry mateřského tělesa. Nejlepší řešení odpovídalo kometě s oběžnou periodou kolem 650 let.

Některé modely předpovídaly pro rok 2019 zvýšenou aktivitu α-Monocerotid, snad i výraznější než v roce 1995. Pracovníci Oddělení meziplanetární hmoty ASU na tento den tedy zorganizovali pozorovací kampaň. Listopadové noci jsou obvykle pro astronomická pozorování nepříznivé a 22. listopad 2019 nebyl výjimkou. Předpověď počasí nevěštila pro převážnou většinu území nic jiného než zataženo. Výjimku měla mít výše položená místa na Šumavě. Zde autoři také zbudovali tři pozorovací stanoviště. Jedno na Churáňově, kde se nachází také standardní stanice Evropské bolidové sítě, dále pak na vrcholu Myslivna v Novohradských horách a třetí (záložní) stanice byla ustavena na vrcholu Křišťanov mezi těmito dvěma. Na všech stanicích byla k dispozici celá plejáda přístrojů s cílem zaznamenat co možná nejšířeji očekávaný meteorický déšť. K dispozici byly nejen širokoúhlé záznamové kamery, ale i videokamery se zesilovačem signálu a také kamery vybavené spektrální mřížkou určené pro záznam spekter meteorů.

Pozorovací kampaň byla úspěšná. Rojové maximum nastalo kolem páté hodiny ranní 22. listopadu 2019 a už na jejím konci bylo jasné, že aktivita roje byla v tomto roce významně menší než v roce 1995. Vizuálně bylo spatřeno celkově 44 rojových meteorů, z nich 16 během desetiminutového intervalu vystředovaného kolem času 4.50 UT. Videokamery s malým zorným polem zachytily celkově 50 různých meteorů, 18 z nich bylo zachyceno dvojstaničně. Jak se později ukázalo, z nich pouhé tři patřily k roji α-Monocerotid.

Fotografickými kamerami bylo pozorováno celkově sedm vícestaničních meteorů patřících k α-Monocerotidám. Data k určení rychlosti byly k dispozici jen pro čtyři z nich. Spektrální kamera zachytila jediné použitelné spektrum rojového meteoru, a to jen jeho část v rozsahu vlnových délek 536 až 900 nm. Pro kratší vlnové délky se spektrum zobrazilo mimo zorné pole kamery. Dalo by se tak říci, že okolnosti úspěchu pozorovací kampaně příliš nepřály. To ovšem neznamená, že není možné z těchto pozorování získat odborně cenné závěry.

Analýza probíhala pod vedením Lukáše Shrbeného. Pro celkově deset vícestaničních záznamů (tři videometeory, sedm fotografických záznamů) bylo možné určit výšku začátku a konce meteoru, délku trajektorie a zenitovou vzdálenost od radiantu. Z publikované tabulky je na první pohled patrné, že výšky konců meteorů jsou pro všechny fotografické meteory stejné, téměř přesně 90 km. Z jasností meteorů dále vyplývá, že jen jeden z nich je slabší než 2 magnitudy. To jsou zajímavá zjištění, neobvyklá ve srovnání s jinými roji. Zdá se, že starší pozorování jiných autorů tyto závěry zpětně potvrzují.

Pro sedm meteorů bylo možné zkonstruovat heliocentrické oběžné dráhy. Vzhledem k tomu, že je dostupných zaznamenaných meteorů opravdu málo a jejich stopy byly krátké a průlety rychlé (vstupní rychlosti odpovídaly hodnotě 63 km/s), nebylo možné vypočítat spolehlivou hodnotu velké poloosy oběžné trajektorie. Nejlepšímu řešení odpovídá hodnota 21 astronomických jednotek, ovšem s velkou chybou. Z toho lze uzavřít, že oběžná doba mateřského tělesa nemůže být kratší než 100 let. Dále z modelování světelné křivky nejjasnějšího meteoru α-Monocerotid plyne, že k brždění docházelo zřejmě již před pozorovaným začátkem meteoru, a tedy počáteční rychlost byla vyšší. Z toho vyplývá, že oběžná perioda mateřské komety je asi 500 let (s velkou chybou).

Záznam spektra meteoru z roje α-Monocerotid prokázal, že spektrum je velmi podobné spektrům jiných rychlých meteorů, až na jasně patrný deficit těkavých prvků, zejména sodíku. Spektrální čára neutrálního sodíku s vlnovou délkou 589,2 nm v záznamu zcela chybí, zatímco pro jiné roje je v této spektrální oblasti dominantní.

Na základě výsledků pozorovací kampaně se autoři domnívají, že α-Monocerotidy mají svůj původ v materiálu pocházejícího z kometární kůry. Ta byla dlouho vystavena procesu kosmického zvětrávání a přišla tak o těkavé látky, zejména sodík. Z fragmentačního modelu aplikovaného na nejjasnější rojový meteor vyplývá, že meteoroid byl zřejmě složen z pevnějších zrn s velikostmi kolem 0,5 mm. Jelikož všechny pozorované rojové meteory končily v podobných výškách, jedním z možných vysvětlení je, že se všechny rozpadají na stejně velká zrna, která postupně procházejí procesem ablace a zcela se vypaří v podobné výšce. 

REFERENCE

L. Shrbený a kol., Properties of Alpha Monocerotid meteors from the observation of the 2019 outburst in the Czech Republic, Astronomy & Astrophysics 654 (2021), id.A147, preprint ArXiv:2110.08071

KONTAKT

Mgr. Lukáš Shrbený, Ph.D. 
shrbeny@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.