Úvodní strana  >  Články  >  Sluneční soustava  >  Výzkumy v ASU AV ČR (208): Jsou páry meteorů reálný jev?

Výzkumy v ASU AV ČR (208): Jsou páry meteorů reálný jev?

Složený snímek dvou Geminid, které reprezentují jeden z nejbližších párů zaznamenaných během maxima v roce 2006.
Autor: Astronomický ústav AV ČR

Existence párů nebo dokonce skupin mezi meteory je dlouho otevřenou otázkou. Geneticky spjatá tělíska, k jejichž oddělení došlo jen pár dní před jejich destrukcí v zemské atmosféře, jsou velmi lákavou myšlenkou. Pavel Koten z ASU vedl tým, který několika metodami vyšetřoval, zda jsou zdánlivé páry nebo skupiny meteorů skutečností nebo jen náhodným efektem. Studii založil na videosledování Geminid v roce 2006.

Vizuální pozorovatelé v minulosti opakovaně hlásili, že některé rojové meteory se objevují v párech nebo dokonce ve skupinách. Na obloze v tomto případě spatřili dva meteory s velmi podobnými drahami krátce po sobě. Nabízí se myšlenka, zda by nemohlo jít o pozůstatky původně jednoho tělíska, které se v kosmickém prostoru rozpadlo krátce před vstupem do atmosféry. Vizuální pozorování jsou značně subjektivní. Výsledky studií přístrojových záznamů neskončily jednoznačným výsledkem. Některé studie ukázaly, že párů může být skutečně statisticky více, než by odpovídalo náhodnému rozdělení, jiné studie tuto možnost vyloučily. Z některých studií se zdálo, že větší zastoupení párů je spíše mezi mladými roji, zatímco u rojů starých jde spíše o dílo náhody. Zajímavým případem byl např. bolid z roje zářijových ε Perseid v roce 2016 studovaný pracovníky ASU, který byl následován za méně než 1,5 sekundy dalšími osmi slabšími meteory na paralelních drahách. Z analýzy vyplývalo, že k rozpadu původního tělesa muselo dojít dva až tři dny před vstupem do atmosféry. 

Autorský tým složený převážně z pracovníků Oddělení meziplanetární hmoty ASU v čele s Pavlem Kotenem studoval záznamy meteorického roje Geminid z roku 2006. Na otázku, proč se zabývat patnáct let starým materiálem, je jednoduchá odpověď – v rámci postupné digitalizace původního materiálu nahraného na S-VHS kazetě se ukázalo, že záznamy z roku 2006 jeví dojem hned několika párových meteorů. Podrobný průzkum tohoto materiálu se tedy přímo nabízel. 

Jen připomeňme, že Geminidy jsou meteorickým rojem aktivním převážně v prosinci s maximem kolem 14. dne tohoto měsíce. Patří mezi nejaktivnější roje vůbec s hodinovými frekvencemi běžně překračujícími hodnotu sta meteorů za hodinu. Mateřským tělesem je planetka (3200) Phaeton, která je nejspíše vyhaslou kometou. U tohoto tělesa byly sice v minulých návratech pozorovány jakési náznaky kometární aktivity, ale ta byla tak slabá, že nemohla nijak významně přispět ke Geminidám. Z tohoto pohledu jsou tedy Geminidy starším a zřejmě vymírajícím rojem. V roce 2006 byl tento roj sledován po dvě noci kolem maxima videokamerami na dvou stanicích, v Ondřejově a Kunžaku. Záznamy byly vyhodnoceny automaticky s pomocí detekčního programu. Pokud se vyskytly dva meteory za sebou, které dělilo méně než 2 sekundy, byly tyto dva meteory označeny za kandidáty na pár a jejich stopy pak byly měřeny přesněji tak, aby z nich bylo možné vypočítat atmosférickou i heliocentrickou dráhu. Mírně odlišná metoda byla použita pro páry pozorované jen na jedné ze stanic. 

Za dvě pozorovací noci, v nichž nebyly úplně ideální meteorologické podmínky, se podařilo zaznamenat několik stovek rojových meteorů a samozřejmě též velké množství meteorů sporadických. Během osmi pozorovacích hodin v noci maxima bylo z této množiny označeno 18 podezřelých párů, a dokonce jedna trojice. Pro každý z párů bylo určeno časové zpoždění jejich výskytu a vypočtena odpovídající vzdálenost těles v prostoru. Tato vzdálenost typicky činila několik desítek kilometrů, zatímco časové rozestupy byly nejčastěji několik desetin sekundy. 

Autoři statisticky vyhodnocovali, zda počet podezřelých dvojic odpovídá náhodnému rozdělení. Rozdělení časových odstupů mezi jednotlivými meteory lze modelovat jako náhodný proces a z celkového počtu pak lze odvodit, kolik zdánlivých párů by mělo být pozorováno, i když spolu tyto meteory nemají vůbec nic společného. Z rigorózního odhadu vyplývá, že v případě zcela náhodného rozdělení by mělo být během osmihodinového intervalu noci maxima pozorováno 14,8±0,2 dvojic, které dělí méně než dvě sekundy. To je sice číslo porovnatelné s pozorovaným počtem podezřelých dvojic, ale v rámci intervalu nejistoty je pozorovaných dvojic významně více –  osmnáct. Z toho by se zdálo, že přinejmenším některé podezřelé dvojice jsou skutečným párem vzniklým rozpadem jednoho tělesa. Pokud autoři vzali v úvahu jen jednosekundový interval, rozdíl se ještě zvětšil a v tomto případě by prakticky polovina zaznamenaných párů měla mít společný původ. 

Autoři si ale uvědomili, že některé předchozí práce poukazovaly na to, že statistické odhady mají tendenci počty náhodných párů podceňovat. Proto problém vyšetřili ještě z hlediska numerické tzv. Monte Carlo simulace. Tato simulace slouží k vytvoření syntetických záznamů meteorického roje, jehož hodinové frekvence odpovídají pozorovaným. Pavel Koten a kolegové takových umělých meteorů vytvořili hned sto tisíc. Tyto umělé meteory byly zpracovány podobně jako meteory skutečné. 

Výsledky ukazují, že pokud jsou zaznamenány meteory s odstupem menším než 0,14 sekundy, je 82% šance, že je tento zdánlivý pár dílem náhody. Pro odstup menší než 0,2 sekundy tato šance vzrůstá na 91 % a s nárůstem uvažovaného časového odstupu dále roste. Ze simulace tedy vyplývá, že v případě pozorovaných Geminid nelze těmito metodami odlišit, zda se jedná o skutečný pár nebo o pouhou koincidenci. Měly by se ale projevit i jiné efekty. Například, pokud by šlo o fyzický pár, který prošel rozpadem ve vesmíru, méně hmotný fragment by měl být negravitačními silami tlačen více ve směru proti Slunci než fragment hmotnější. Monte Carlo simulace ale ukazuje, že pozorování jsou plně v souladu s náhodně generovanou populací meteoroidů.

Práce tedy dospěla k závěru, že i když je v Geminidách podezřele mnoho dvojic, nelze vyloučit, že je vše dílem náhody. Autoři poznamenávají, že vzhledem ke svému stáří nejsou možná Geminidy dobrý cílovým rojem pro hledání skutečných fyzických párů. Perseidy, Tauridy nebo Leonidy by mohly být cíli lepšími. Prověření této možnosti by nemělo být náročné, metodika již byla vyvinuta. 

REFERENCE

P. Koten a kol., Search for pairs and groups in the 2006 Geminid meteor shower, Astronomy&Astrophysics 656 (2021) A98, preprint  arXiv:2110.01324

KONTAKT

RNDr. Pavel Koten, Ph.D.
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.



O autorovi

Michal Švanda

Michal Švanda

Doc. Mgr. Michal Švanda, Ph. D., (*1980) pochází z městečka Ždírec nad Doubravou na Českomoravské vrchovině, avšak od studií přesídlil do Prahy a jejího okolí. Vystudoval astronomii a astrofyziku na MFF UK, kde poté dokončil též doktorské studium ve stejném oboru. Zabývá se sluneční fyzikou, zejména dynamickým děním ve sluneční atmosféře, podpovrchových vrstvách a helioseismologií a aktivitou jiných hvězd. Pracuje v Astronomickém ústavu Akademie věd ČR v Ondřejově a v Astronomickém ústavu Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze, kde se v roce 2016 habilitoval. V letech 2009-2011 působil v Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung v Katlenburg-Lindau v Německu. Astronomií, zprvu pozorovatelskou, posléze spíše „barovou“, za zabývá od svých deseti let. Slovem i písmem se pokouší o popularizaci oboru, je držitelem ceny Littera Astronomica. Před začátkem pracovní kariéry působil v organizačním týmu Letní astronomické expedice na hvězdárně v Úpici, z toho dva roky na pozici hlavního vedoucího. Kromě astronomie se zajímá o letadla, zejména ta s více než jedním motorem a řadou okýnek na každé straně. 

Štítky: Geminds, Meteor, Astronomický ústav AV ČR


15. vesmírný týden 2024

15. vesmírný týden 2024

Přehled událostí na obloze a v kosmonautice od 8. 4. do 14. 4. 2024. Měsíc bude v novu a v Americe uvidí úplné zatmění Slunce. Na večerní obloze se loučíme s kometou 12P/Pons-Brooks, která na začátku dubna ještě o magnitudu zjasnila a na večerní obloze ji doplní Jupiter a srpek Měsíce. Aktivita Slunce je nižší. Přistál Sojuz MS-24. SpaceX intenzivně chystá další testovací let SuperHeavy Starship. Delta IV Heavy pro technický problém rampy ještě neletěla. Před 65 lety byla vybrána v USA první sedmička astronautů a před 60 lety začal program Gemini.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

kometa 12P/Pons-Brooks v souhvězdí Labutě

Titul Česká astrofotografie měsíce za únor 2024 obdržel snímek „Kometa 12P/Pons-Brooks v souhvězdí Labutě“, jehož autorem je Jan Beránek.   Vlasatice, dnes jim říkáme komety, budily zejména ve středověku hrůzu a děs nejen mezi obyčejnými lidmi. Možná více se o ně zajímali panovníci.

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Bodeho galaxie M81 a M82

Bodeho hmlovina (iné názvy: Bodeho galaxia, Messier 81, M 81, NGC 3031) je špirálová galaxia vzdialená od Slnka 12 miliónov svetelných rokov v súhvezdí Veľká medvedica. Objavil ju Johann Elert Bode v roku 1774. Cigara (iné názvy: Messier 82, M 82, NGC 3034) je nepravidelná galaxia typu (Ir II) v súhvezdí Veľká medvedica s výraznými stopami výbuchu jadra. Jej zdanlivá jasnosť je 9,2m, absolútna jasnosť -20,2m, celková hmotnosť 10 miliárd hmotností Slnka, priemer 32 000 ly. Vo vodíkovej čiare Hα má vláknitú štruktúru, expandujúcu smerom od centra rýchlosťou asi 1 000 km.s-1 pri vzdialenosti 5 000 ly od jadra. Kinetická energia expandujúcich plynov sa odhaduje na 1048-1059 J. Expanzia sa vysvetľuje výbuchom, ktorý nastal v jadre galaxie pred 1 000 000 rokmi. Niektorí autori vysvetľujú pozorovanú šírku spektrálnych čiar ich zložitým, multipletovým charakterom bez predpokladaného výbuchu. Fotograficky sa dosiaľ nepodarilo rozlíšiť v galaxii jednotlivé hviezdy. Televíznou technikou sa potvrdila prítomnosť hviezd v jej centrálnych oblastiach (horúce B hviezdy) i v okrajových oblastiach (hviezdy spektrálnych typov A, F). Fotografie v infračervenom svetle dokázali, že v centrálnej časti galaxie je niekoľko zhustení B hviezd; celý tento komplex sa nazýva superkopa B hviezd. M82 je zdrojom rádiového a röntgenového žiarenia. Najjasnejší kompaktný zdroj rádiového žiarenia v jadre galaxie má priemer iba 25 svetelných dní. Rádiové pozorovania dokázali, že galaxia je vo veľkom komplexe mrakov neutrálneho vodíka, ktorý je spoločný aj pre galaxiu M81. Vzdialenosť od Zeme 10 miliónov ly. Skúsil som zlúćiť čerstvé dáta z minuloročnými snímkami a k tomu pridat Halpha vrstvu. Dokopy to bolo cez 33 hodin dát. Vybavenie: SkyWatcher NEQ6Pro, GSO Newton astrograf 200/800, GSO 2" komakorektor, QHY 8L-C, SVbony UV/IR cut, Optolong L-eNhance filter, FocusDream focuser, guiding QHY5L-II-C, SVbony guidescope 240mm. Dáta z roku 2023: EQ5Pro, GSO Newton astrograf 150/600, GSO 2" komakorektor, QHY 8L-C, SVbony UV/IR cut, myFocuserPRO2, guiding QHY5L-II-C, SVbony guidescope 240mm. Software: NINA, Astro pixel processor, Siril, Starnet++, Adobe photoshop 138x180 sec. Lights gain15, offset113 pri -10°C, 134x360 sec. Lights gain15, offset113 pri -10°C cez Optolong L-eNhance, master bias, 240 flats, master darks, master darkflats Dáta z roku 2023: 269x180 sec. Lights gain5, offset115 pri -10°C 14.2. až 10.4.2024 Belá nad Cirochou, severovýchod Slovenska, bortle 4

Další informace »