Novinky

Na čem pracujeme: O původu meteorického roje Kvadrantid

Kvadrantidy jsou jedním z velmi populárních a pozorovatelsky vděčných meteorických rojů, v současnosti patřící dokonce mezi ty nejaktivnější. Vždy kolem 4. ledna s velmi ostrým maximem protíná oblohu i více než 100 meteorů za hodinu. Kromě své zvýšené aktivity jsou pro astronomy Kvadrantidy zajímavé i z jiného důvodu. Zdá se totiž, že jsou velmi mladé a jejich mateřské těleso bylo donedávna zcela neznámým. Pracovníci skupiny meteorů Oddělení meziplanetární hmoty ASU jsou spoluautory práce, jež se oběma otázkami zevrubně zabývá.

Maximum Kvadrantid trvá vždy velmi krátce, kolem 12 až 14 hodin, čímž jsou mezi známými meteorickými roji Kvadrantidy také neobvyklé. Celkově trvá vizuální aktivita tohoto roje asi čtyři dny.  Centrální proud je tedy nejspíše velmi kompaktní a tedy zřejmě mladý. Radarová pozorování však dokazují, že rojové meteory lze registrovat od listopadu do půlky ledna, což naznačuje i přítomnost starších komponent proudu, jež se již znatelně rozplynuly. Navíc se zdá, že vůbec poprvé byly pozorovateli zaregistrovány až kolem roku 1835, přičemž jejich aktivita v průběhu posledních 150 let postupně narůstala. Nejprve byly Kvadrantidy relativně slabým rojem, dnes se jedná o jeden z nejaktivnějších v roce.

Každý meteorický roj je zůstatkovým materiálem po průletu většího tělesa – planetky nebo komety – kolem Slunce. Otázku existence mateřského tělesa Kvandrantid se podařilo zodpovědět až v roce 2003, do té doby byl původce prachových částic, s nimiž se Země vždy na začátku roku sráží, zcela neznámý. Dnes je za zdrojové těleso považována planetka označená 2003 EH₁. Ta je blízkozemní planetkou typu Amor, přestože toto těleso má některé orbitální charakteristiky typické pro komety. Detailní průzkum dynamických vlastností proudu Kvadrantid by tak mohl dát odpovědi i na otázku povahy tělesa 2003 EH₁.

A to se stalo cílem výzkumu, na němž se podstatnou měrou podíleli i odborníci z ASU. Cílem této práce bylo stanovit věk meteoroidů Kvadrantid a dát odpověď na otázku jejich vzniku a tedy i povahy mateřského tělesa. K tomu využili velmi přesné údaje o trajektoriích osmi meteorů z fotografických pozorování z české části Evropské bolidové sítě doplněné o pět exemplářů z radarových pozorování, které reprezentují menší tělesa. Dále využili pokročilé numerické simulace pohybů částic v meziplanetárním prostoru a statistický přístup, který se osvědčil již jiným autorům v jiných studiích.

Třináct meteorů je na seriózní analýzu poněkud málo. Proto pro každou reálnou Kvadrantidu vygenerovali autoři deset tisíc jejích klonů, tedy hypotetických částic s orbitálními parametry v rámci chybových intervalů stanovených orbitálních parametrů mateřské částice. Pohyb tohoto umělého roje byl integrován zpětně 1000 let v čase a jejich pozice v prostoru se porovnávaly s pozicí uvažovaného mateřského tělesa 2003 EH₁, taktéž integrované zpětně v čase. Porovnání poloh ukazuje, že meteoroidy dnes padající do zemské atmosféry byly planetce nejblíže někdy mezi roky 1700 a 1800, kdy s nejvyšší pravděpodobností došlo k jejich uvolnění z povrchu planetky.

Jakým mechanismem k tomu došlo není automaticky zřejmé. V literatuře lze dohledat dvě hypotézy. První z nich předpokládá, že těleso 2003 EH₁ před několika málo stovkami let vykazovalo kometární aktivitu, díky níž při průletu perihelem ztrácelo prachová zrna. Alternativou jsou pak nekometární procesy, např. důsledek impaktu nebo rotačního trhání probíhajícího i na jinak neaktivních planetkách. Autoři vsadili všechny karty na kometární hypotézu a otestovali její kompatibilitu se současnými pozorováními. Model poskytuje omezení na únikové rychlosti těles, jež lze porovnat s rozložením rychlostí meteoroidů vstupujících do zemské atmosféry. Toto (pozorované) rozdělení je v zásadě konzistentní s kometární hypotézou, byť není dostatečně solidním důkazem vyvracejícím ostatní hypotézy.

Upřesňující údaje byly získány následnou analýzou, která již zmíněných zjištění využila. Při různých průletech tělesa 2003 EH₁ perihelem autoři uměle „vyvrhli“ deset tisíc syntetických meteoroidů s únikovými rychlostmi odpovídajícími kometární hypotéze a sledovali jejich pohyb Sluneční soustavou a jejich přiblížení k Zemi. „Správné řešení“ musí splňovat hraniční podmínky plynoucí z pozorování: roj se stal aktivním kolem roku 1835, musí odpovídat poloha a velikost radiantu roje, a také pozice a délka vrcholové aktivity.

Pokud by těleso 2003 EH₁ náhle začalo vykazovat kometární aktivitu v letech 1790 až 1796, splnila by se všechna požadovaná omezení. Odhady založené na současných spektrálních vlastnostech tohoto tělesa naznačují, že by šlo nejspíše o kometu s jasností asi 15 magnitud, čímž by snadno unikla pozornosti hledačů komet osmnáctého století. Navíc je zajímavé, že podle propočtů prošlo zmíněné těleso v roce 1794 poměrně blízko Jupitera, takže je dobře možné, že tento průlet nebo setkání s některým z jeho Trójanů vybudilo kometární aktivitu do té doby dřímající spíše tedy komety než planetky.

Poněkud záhadný původ roje Kvadrantid sice nebyl vyřešen s naprostou jistotou, pracovníci ASU přesto přispěli přinejmenším k jeho poodhalení.  

Michal Švanda

Citace práce

Abedin, A., Spurný, P. a kol, On the age and formation mechanism of the core of the Quadrantid meteoroid stream, Icarus 261 (2015) 100-117, arXiv:1508.02418

Kontakt: RNDr. Pavel Spurný, CSc., spurny@asu.cas.cz