Astropis: Meteory z neexistujícího souhvězdí I

Představení meteorického roje

Poloha radiantu meteorického roje Kvadrantid (označeno soustřednými kroužky). Radiant se nachází v souhvězdí Pastýře, dříve však v tomto místě bylo vyznačeno souhvězdí Zední kvadrant.

Zenitová hodinová frekvence (ZHR), číslo udávající počet meteorů pozorovatelných za ideálních podmínek s radiantem přímo v zenitu, dosahuje v případě tohoto roje hodnoty až 130. Což je hodnota vyšší než u daleko známějších Perseid či "obyčejných" Leonid. Přestože tyto a některé další roje zná téměř každý, o Kvadrantidách to jen tak říci nemůžeme. Na vině je hned několik skutečností. Jednou z nich je jistě velmi úzké maximum činnosti roje. Přestože roj je aktivní zhruba od 28. prosince do 7. ledna, s výjimkou několikahodinového intervalu kolem maxima se četnost meteorů pohybuje jen na několika kusech za hodinu. To samozřejmě omezuje pozorovatelnost pouze na úzký rozsah zeměpisných délek. Řada potenciálních pozorovatelů se zkrátka v požadovanou dobu nachází na špatném místě na zeměkouli. Dále jsou to povětrnostní podmínky, které buď sledování meteorického roje zcela znemožňují, či alespoň odradí případné zájemce. Připomínat počasí například ve střední Evropě na začátku ledna jistě není příliš třeba. Jednoduše řečeno, Perseidám pěkně "za tepla" se Kvadrantidy rozhodně rovnat nemohou. Větší pozorovatelnosti roje z jižní polokoule, kde jsou povětrnostní podmínky příznivější, naopak příliš nesvědčí poloha radiantu roje na obloze. S deklinací dosahující téměř 50 stupňů pozorovatelnost i počty meteorů tohoto roje klesají s rostoucí jižní zeměpisnou šířkou. Na dokreslení nepříznivých podmínek pro sledování tohoto roje ocitujme z historické knihy "Meteor Astronomy" od slavného astronoma A. C. B. Lowella: "použitelné počty Kvadrantid pocházejí pouze z 24 z celkového počtu 68 lednů během let 1860 a 1927".

Přidáme-li k této informaci o deklinaci ještě druhou souřadnici -- rektascenze radiantu je zhruba 15 hod. 20 min. (tedy 245 stupňů) -- zjistíme, že radiant leží v souhvězdí Pastýře (Bootes). Proč se tedy příslušný roj nazývá Kvadrantidami? Jeho název je pozůstatkem dřívějšího souhvězdí zvaného Zední kvadrant (Quadrans Muralis), které je možno nalézt ve hvězdných atlasech pocházejících z 19. století. Toto souhvězdí, rozkládající se mezi Drakem, Herkulem a Pastýřem, bylo v roce 1922 společně s několika dalšími odstraněno rozhodnutím Mezinárodní astronomické unie z přeplněných map oblohy. Radiant roje se tímto způsobem přestěhoval do souhvězdí Pastýře, původní označení mu ale zůstalo. Zřejmě z toho důvodu, že v souhvězdí Pastýře několik aktivních meteorických rojů, které název Bootidy nesou (doplněný o označení hvězdy blízké radiantu), již existovalo.

	Belgický astronom Adolphe Quetelet (1796--1874) -- jeden z objevitelů meteorického roje Kvadrantid. Zde vyobrazen na 10frankové belgické známce z roku 1974.
	Tychonův zední kvadrant -- astronomický přístroj určený pro stanovení poloh nebeských těles nad obzorem pomocí neozbrojeného oka

První pozorování Kvadrantid

První zmínka o pozorování Kvadrantid je zřejmě z roku 1825, kdy Ital Antonio Brucalasi zaznamenal 2. ledna ráno "množství zářivých těles, známých jako padající hvězdy". Další záznamy pocházejí z let 1835 a 1838, kdy meteorický déšť viděli pozorovatelé ve Švýcarsku. V obou případech to bylo opět 2. ledna. V roce 1839 si nezávisle na sobě všimli Belgičan Adolphe Quetelet a Američan Edward C. Herrick každoročně se opakující činnosti meteorického roje, který posléze dostal označení Kvadrantidy. V dalších letech zřejmě nebyla jeho aktivita příliš vysoká, protože následující užitečné pozorování roje pochází od Američana Stillmana Mastermana z roku 1863, který jako první určil poměrně přesně polohu radiantu na souřadnicích alfa = 238° a delta = +46° 26´.

Proměnlivý roj

Hned v následujícím roce 1864 zaznamenal anglický profesor Alexander S. Herschel neobvykle vysoký počet meteorů. Ačkoliv byl radiant v tu dobu jen 19 stupňů nad obzorem, napočítal kolem 60 meteorů za hodinu. J. P. M. Prentice, který analyzoval 122 hlášení o pozorování, která byla shromážděna v letech 1864 až 1953, uvádí pro rok 1864 ZHR = 131. Obvyklá aktivita ve studovaném intervalu let byla ZHR = 45. Mezi léta s velmi intenzívní aktivitou Kvadrantid dále patří roky 1909 (ZHR = 202) a 1922 (ZHR = 79). Naopak velmi málo meteorů bylo pozorováno v letech 1901 (ZHR = 17), 1927 (ZHR = 20) a 1940 (ZHR = 21). Podle Prentice nastává maximum roje v době, kdy je heliocentrická délka Země 282,9 stupně. Nutno ovšem mít na paměti, že je to poloha získaná z vizuálních pozorování. Pro pozorování radarová provedená v letech 1947 až 1951 na observatoři Jodrell Bank vychází maximum na heliocentrické délce 282,5 stupně. Radarem jsou obecně detekovány menší částice, u kterých se výrazněji projevuje Poynting-Robertsonův efekt. Absorpce slunečního záření těmito částicemi způsobuje jejich brždění a postupné spirálovité směřování ke Slunci. Pohybují se tedy po odlišných (obecně Slunci bližších) drahách než částice větší, které způsobují vizuálně pozorovatelné meteory.

Na základě pozorování provedených od roku 1864 se též ukázalo, že roj začíná být aktivní kolem 28. prosince a toto období pokračuje do 7. ledna. Jeho aktivita ovšem prudce vzrůstá 3. a 4. ledna. Data získaná členy Britské astronomické asociace v letech 1965 až 1971 odhalila, že četnost meteorů je vyšší než polovina maximální jenom 16 hodin kolem maxima činnosti. Studie Britské i Americké meteorické společnosti pak říkají, že aktivita klesá pod 10 meteorů za hodinu ještě jeden den před a už jeden den po maximu. I v těchto letech pokračovaly výkyvy v aktivitě roje mezi hodnotami ZHR = 65 a 190. V roce 1975 sledovali členové Japonské meteorické společnosti maximum se ZHR = 101,2.

Hned několik autorů připomíná, že otázka stanovení radiantu Kvadrantid není jednoduchá. Analýza teleskopických pozorování, kterou provedl v roce 1971 Keith B. Hindley, odhalila radiant o průměru 8 stupňů, což kontrastuje s ostrým ohraničením radiantu na méně než jeden stupeň v době maxima. Společně s velmi mírným nárůstem/poklesem činnosti roje mimo maximum to vedlo k podezření, že Kvadrantidy mají rozptýlenou a kompaktní složku. Gary Kronk určil střední polohu radiantu na základě fotografických a rádiových dat na alfa = 229,5° a delta = 49,4°. Složitost otázky dokumentují George E. D. Alcock a J. P. M. Prentice, kteří na základě dat z roku 1952 stanovili 13 aktivních radiantů. A v neposlední řadě je nutno zmínit, že už v roce 1918 W. F. Denning a Fiammetta Wilson zaznamenali polohu hlavního radiantu celých 9 stupňů severně od polohy běžně uváděné. Nezávislá pozorování provedená tentýž rok v Anglii ukázala, že normální radiant jevil v tomto roce jen velmi nízkou aktivitu.

Vyobrazení Zedního kvadrantu (Quadrans Muralis) v Bodeho atlasu souhvězdí z roku 1801

Složitý vývoj dráhy roje

Uvedené změny v aktivitě různých radiantů jsou zřejmě důsledkem gravitačního působení planety Jupiter na proud meteoroidů tvořících Kvadrantidy. Tato planeta hraje v "životě" Kvadrantid velkou roli. První, kdo dlouhodobě studovali její vliv na roj, byli S. E. Hamid a M. N. Youssef v roce 1963. Autoři vzali dráhy šesti dvojstaničně fotografovaných meteorů a sledovali na nich dlouhodobý gravitační vliv Jupitera během posledních 5000 let. Ukázalo se, že zatímco dnes je sklon dráhy roje k ekliptice 71 stupňů a perihelová vzdálenost téměř 1 AU, před 1500 lety nabývaly tyto dráhové parametry hodnot jen 13 stupňů a 0,1 AU. Ale 4000 let dozadu byly opět blízké současným hodnotám. Měnila se i samotná vzdálenost proudu od planety. Nejdále od Jupiteru byl před 1500 lety, zatímco před 4000 lety dosáhla vzdálenost minima hodnoty 0,2 AU. Dnes tato vzdálenost činí 0,3 AU. Autoři studie přišli s návrhem, že mateřská kometa roje byla zachycena Jupiterem právě před 4000 lety a poté teprve meteorický proud vůbec vznikl.

V roce 1963 navrhli Hamid a Whipple možný společný původ Kvadrantid a Delta Aquarid, protože před 1300 až 1400 lety byly jejich oběžné roviny a perihelové vzdálenosti velmi blízké.

Analýzu Hamida a Youssefa zopakovali v roce 1979 I. P. Williams, C. D. Murray a D. W. Hughes, kteří modelovali vývoj drah deseti testovacích částic rozptýlených podél dráhy proudu. Zatímco do doby před 1500 lety jejich výsledky souhlasí s předchozí studií, dále do minulosti se liší. Dráha roje se té současné podobala pouze před 3000 lety. Kdyby někdo pozoroval roj před 1000 až 200 lety, nezjistil by, že se jedná o Kvadrantidy, jak se jejich dráha v té době lišila od dráhy současné. Pouze před 1690 a znovu před 1300 lety je dráha podobná. Autoři dodávají, že mateřské těleso roje zaznamenalo v těchto letech dva velké rozpady. Ve studii byla rovněž analyzována budoucnost roje. Sklon dráhy sice zůstane na současné hodnotě 72 stupňů, ale postupně se bude zvyšovat perihelová vzdálenost a kolem roku 2400 se proud přestane setkávat se Zemí. Kvadrantidy se stanou minulostí...

Dokončení - Astropis: Meteory z neexistujícího souhvězdí II