Výzkumy v ASU AV ČR (230): Katalog meteorů pozorovaných Evropskou bolidovou sítí v letech 2017 a 2018

Klíč k odhalení původu a historie Sluneční soustavy leží hned v několika astronomických disciplínách. Jednou z nich je přímé studium kosmických těles různých velikostí. Příroda tomu tak chtěla, že pro některé vzorky se nemusíme vydávat až do vesmíru, postačí, když použijeme zemskou atmosféru jako obří detektor a na vybrané kousky si prostě počkáme. Velká tělesa jsou schopna proletět až na zemský povrch a vložit tak do rukou odborníků skutečný kus kosmické horniny. Ta menší se v atmosféře vypaří. Při svém průletu ale zanechávají charakteristickou stopu. V parametrech stopy je ukryto mnoho informací o tomto tělese, ty je však nutné postupně dekódovat. 

Odborníci z Oddělení meziplanetární hmoty ASU jsou v tomto oboru světovou špičkou. V roce 1963 byla jako první na světě zprovozněna bolidová síť sloužící k zaznamenávání průletů jasných meteorů, s jejíž pomocí bylo možné významně doplnit a zpřesnit statistiku „padajících hvězd“. V souvislosti s bolidovou sítí byly vyvinuty metody umožňující zkonstruovat atmosférickou i heliocentrickou dráhu tělesa a v případě velmi jasných bolidů předpovědět dopadovou oblast jejich pozůstatků. V průběhu roků byla tato síť postupně modernizována, poslední modernizace byla dokončena v roce 2017. Spočívala v kompletnímu přechodu na digitální záznam. Jednadvacet stanic Evropské bolidové sítě je dnes vybaveno plně automatickými přístroji tzv. Digitálních autonomních bolidových observatoří (DAFO – Digital Autonomous Fireball Observatory), které v sobě kombinují dvojici digitálních fotoaparátů se širokoúhlými objektivy s rychlými celooblohovými radiometry. Automatické stanice jsou vyvinuty tak, aby byly schopny spolehlivě zachytit zářivou dráhu letu centimetrových a větších těles a současně získat velmi detailní světelnou křivku jevu. Stanice zohledňují aktuální počasí a operují plně automaticky. Některé stanice jsou doplněny dalšími přístroji, které umožňují například zachycení spekter bolidů nebo videopozorování slabších kusů. 

Datové centrum v ASU v Ondřejově přijímá pozorování z DAFO stanic a provádí jejich poloautomatické zpracování. V případě pozitivních záchytů jsou údaje vyhodnocovány operátorem ručně s počítačovou asistencí, neboť zkušenosti ukazují, že plně automatické zpracování je sice možné, ale ne přesnější. Vypracované postupy umožňují získat o tělese způsobivším zaznamenaný meteor až překvapivé množství informací. Kromě povinných informací o čase a poloze a popisných parametrů meteoru jako je např. jeho délka, doba letu nebo pozice bodu s maximální jasností, je tak možné získat informaci o orbitálních elementech původního tělesa, původní hmotnosti odhadnuté z jasnosti, koncové hmotnosti odhadnuté z terminální rychlosti nebo parametry popisující pevnostní vlastnosti tělesa. 
Získané záznamy tak vytvářejí katalog, který je pro meteory z let 2017 a 2018 veřejně dostupný na internetu. Autoři poukazují, že tento katalog tvoří 824 dobře popsaných pádů. Tento vzorek zůstal z 2566 meteorů zaznamenaných v daném období alespoň dvěma kamerami, ale záznamy zbývajících jevů propadly sítem požadované kvality. 

Téměř devět stovek exemplářů již představuje velmi hustý vzorek například pro statistické studie. Některé z těch prvních prezentují sami autoři s tím, že následné práce budou pokračovat a lze čekat celou řadu publikací na toto téma. Z předběžných závěrů například vyplývá, že asi 73 % zaznamenaných meteorů patří mezi tzv. sporadické, pozaďové meteory nespojované s některým ze známých meteorických rojů. Z přehledu dále vyplývá, že malé meteory byly zaznamenány pouze pokud měly vysoké vstupní rychlosti. Tělesa hmotnější než asi 5 gramů (což v závislosti na hustotě odpovídá tělesům s rozměrem 1,5–2,5 cm) však byla zaznamenána bez ohledu na vstupní rychlost. Těch bylo ve vzorku 388, z čehož 63 mělo původní hmotnost dokonce větší než půl kila. 

V první návazné práci se autoři věnují základním vlastnostem centimetrových těles. V článku navrhují zavedení nového jednoparametrického kritéria klasifikujícího typ materiálu, tzv. tlakový faktor. Tato hodnota v sobě kombinuje odvozený maximální dynamický tlak, zenitovou vzdálenost radiantu, fotometrický odhad hmotnosti a vstupní rychlost. Na základě hodnoty tohoto parametru lze stanovit pět tříd, které se částečně překrývají s dříve zavedenými pevnostními třídami. Autoři ovšem ukazují, že obecně je tlakový faktor lepším a robustnějším popisným parametrem. 

Porovnáním hodnot tlakového faktoru pro různé meteory lze odlišit vlastnosti spíše kometárního (křehčího) a spíše asteroidálního materiálu.  Dalším kritériem pomáhajícím odlišit kometárního nebo asteroidálního původce bolidu je zřejmě aféliová vzdálenost, která se zdá být lepším hodnotícím parametrem než obecně používaný Tisserandův parametr. Kombinací těchto faktorů tak lze původní těleso lépe klasifikovat, i když i autoři přiznávají, že, jak je zřejmé například pro rojové meteory, mateřská tělesa jsou velmi nehomogenní a jejich odštěpky tak mohou mít výrazně odlišné vlastnosti. 

Z hlediska určených heliocentrických trajektorií se zdá, že ve vzorku je statistický nadbytek těles nacházejících se původně na rezonancích 1:1 a 3:2 s Jupiterem. Mezi meteory nebylo objeveno žádné zjevně interstelární těleso, i když několik zachycených exemplářů bylo zřejmě urychleno na hyperbolické rychlosti, a kdyby se tedy nesrazily se Zemí (nebo jiným tělesem), zřejmě by opustily Sluneční soustavu. Z katalogu také vyplývá, že pozůstatky meteorů s koncem níže než 32 km nad zemským povrchem a terminální rychlostí méně než 7,5 km/s zřejmě mohly dopadnout až na  povrch. 

Katalog je bohatý a bude postupně růst, jak budou zpracovávána další a další pozorování. Představuje tak unikátní materiál, s jehož pomocí mohou být odhaleny některé záhady týkající se meziplanetární hmoty ve Sluneční soustavě. 

REFERENCE

J. Borovička, P. Spurný, L. Shrbený a kol., Data on 824 fireballs observed by the digital cameras of the European Fireball Network in 2017-2018. I. Description of the network, data reduction procedures, and the catalog, Astronomy & Astrophysics v tisku, preprint arXiv:2209.11186

J. Borovička, P. Spurný, L. Shrbený, Data on 824 fireballs observed by the digital cameras of the European Fireball Network in 2017-2018. II. Analysis of orbital and physical properties of centimeter-sized meteoroids, Astronomy & Astrophysics v tisku, preprint arXiv:2209.11254 

KONTAKT

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.