Čo sa ukrýva za dráhami planét „na konci“ slnečnej sústavy

Monika Tináková

Astronómovia zo Slovenskej akadémie vied priniesli v uplynulom roku podrobnejšie informácie o telese, ktoré obieha okolo Slnka ďaleko za dráhami planét.

Vesmír vzdialený od Zeme mnoho svetelných rokov. Zdroj: iStockphoto.com

Vesmír. Zdroj: NASA, iStockphoto.com

Došlo totiž k zákrytu hviezdy týmto transneptunickým telesom, vďaka čomu bolo možné po prvý raz presnejšie určiť jeho rozmery a tvar.

Zákryt bol pozorovaný na 12 observatóriách v Európe. Hoci na Skalnatom Plese zákryt nenastal, pozorovanie prispelo k poznaniu objektu. Ukazuje, že teleso s veľkou pravdepodobnosťou nemá prstence. Projekt Lucky star koordinuje observatórium v Paríži. Lucky (šťastný) znamená, že na danom mieste na Zemi takýto úkaz nastáva len pomerne zriedkavo, ale keď sa pozorovanie podarí, získajú sa zaujímavé výsledky z relatívne krátkeho pozorovania.

Theo Pribulla z Astronomického ústavu Slovenskej akadémie vied sa zákrytom hviezd objektmi slnečnej sústavy venuje už takmer 20 rokov. V rozhovore opisuje, ako to vyzerá v studených a vzdialených častiach slnečnej sústavy.

Zdroj: Theo Pribulla, Astronomický ústav SAV

Vľavo: Model TNO Haumea so svojím prstencom a tetivami zodpovedajúcimi jednotlivým observatóriám. Pozorovanie zo Skalnatého Plesa je označené písmenom S. Obrázok z publikácie Nature vol. 550, 219 (2017). Vpravo: Pozorovanie zákrytu hviezdy GSC 1898-00944 asteroidom 85 Lictoria v pavilóne G2 AsÚ SAV. Pokles jasnosti trval 16,3 sekundy. Analýzou pozorovania bolo zistené, že asteroid je väčší a má menšiu odrazivosť povrchu, ako bolo predtým nepriamo určené. Zdroj: Theo Pribulla, Astronomický ústav SAV

Pozorovali ste zákryt hviezdy telesom slnečnej sústavy. O aký astronomický jav ide? Čo sa vtedy deje s telesom a s objektom, ktorý zakrýva?

Zákryt hviezdy nastáva, keď sa teleso slnečnej sústavy (planéta, asteroid alebo transneptunický objekt) dostane medzi pozorovateľa a hviezdu. V prípade zákrytu transneptunickým telesom (TNO) býva hviezda jasnejšia, a preto dochádza k výraznému poklesu jasnosti. Veľmi dôležité je presné určenie začiatku a konca úkazu, a teda aj jeho trvania (obr. 1, graf vpravo). Keď sa zákryt pozoruje z viacerých miest na Zemi, je možné zistiť veľkosť, ale aj premietnutý tvar telesa. Vo výnimočných prípadoch sa môžu pozorovať poklesy jasnosti mimo predpovedaného času, čo je veľmi zaujímavé, keďže to znamená prítomnosť ďalšieho objektu v blízkosti telesa alebo prstencov.

O aký objekt ide, keď hovoríme o transneptunickom objekte TC302?

Ide o teleso, ktoré obieha okolo Slnka za dráhou Neptúna. V prípade konkrétneho objektu TC302 bola jeho vzdialenosť okolo 43 astronomických jednotiek (stredná vzdialenosť Zem – Slnko). Priemer objektu odhadnutý z infračervených pozorovaní družíc Spitzer a Herschel je zhruba 580 km. V prípade takýchto malých telies je pravdepodobné, že objekt nemá presne guľový tvar, keďže jeho vlastná gravitácia nie je dostatočne silná. Okrem elementov dráhy a odhadnutého rozmeru telesa sme o objekte TC302 vlastne ani veľa nevedeli. Pri rozmere cca 580 km nie je objekt rozlíšiteľný ani najväčšími pozemskými ďalekohľadmi.

Zdroj: Theo Pribulla, Astronomický ústav SAV

Vľavo: 1,3-metrový ďalekohľad na observatóriu Skalnaté Pleso v nadmorskej výške 1786 metrov nad morom. Vpravo: Tetivy zákrytu získané zoradením pozorovaní z observatórií, kde zákryt nastal. Tetivy ukazujú eliptický tvar objektu. Obrázok z publikácie Astronomy & Astrophysics, vol. 639, A134 (2020). Zdroj: Theo Pribulla, Astronomický ústav SAV

Čo sa vám podarilo o tomto objekte zistiť? Aké sú vaše zistenia v rámci meraní? Je možné, že v blízkosti tohto objektu obieha ešte nejaký ďalší?

Zákryt hviezdy bol pozorovaný na 12 observatóriách v Európe. Na našom observatóriu úkaz nenastal. Neznamená to však, že naše pozorovanie bolo zbytočné. Umožnilo vylúčiť prítomnosť prstencov. Modelovanie pozorovaných tranzitov (obr. 2 vpravo) viedlo k prvému určeniu skutočných rozmerov a tvaru objektu. Teleso má v priereze tvar elipsy s rozmermi 543 ± 18 km a 460 ± 11 km, čiže výrazne menej, ako bolo určené nepriamo. To znamená, že okolo objektu môže obiehať ďalšie menšie teleso, ktorého rozmer bol odhadnutý na zhruba 200 km. Prudký pokles jasnosti do zákrytu ukázal, že objekt prakticky nemá atmosféru.

Ako často dochádza k zákrytom vo všeobecnosti? Je toto pozorovanie podobného objektu vaše prvé? Čo hovoria nové poznatky získané zo zákrytov o celkovom poznaní našej slnečnej sústavy?

Zákrytom hviezd objektmi slnečnej sústavy sa venujem od roku 2002. Najvýznamnejšie pozorovanie zákrytu hviezdy TNO objektom bolo spravené 21. januára v roku 2017, išlo o trpasličiu planétu Haumea. Vtedy prechádzal tieň observatóriom na Skalnatom Plese. Pozorovanie z viacerých observatórií viedlo k zisteniu, že objekt je obklopený sústavou prstencov (obr. 1 vľavo). Bol to prvý prípad existencie prstencov okolo transneptunického telesa. Bolo zistené, že hustota objektu je podobná hustote Pluta, čo vlastne potvrdzuje, že Pluto vzniklo v okrajových častiach slnečnej sústavy podobným spôsobom. Výsledky boli publikované v prestížnom časopise Nature a doteraz boli citované takmer 100-krát.

Tatranska Lomnica, Slovensko - 26. december 2015: Observatórium Skalnaté pleso. Zdroj: iStockphoto.com

Observatórium Skalnaté Pleso. Zdroj: iStockphoto.com

Tieto pozorovania sú u nás na Slovensku možné aj vďaka kvalitnému prístrojovému vybaveniu, ktoré je umiestnené vo vysokej nadmorskej výške. Prečo máte na Skalnatom Plese ideálne podmienky na pozorovania?

Observatórium na Skalnatom Plese sa nachádza v nadmorskej výške 1786 metrov nad morom. To znamená, že najmä na jeseň a v zimnom období sa často nachádza nad inverznou oblačnosťou. Vtedy je na horách nielen pekne a teplo, ale atmosféra je pokojná a obrazy hviezd nie sú veľmi rušené turbulenciou. Na observatóriu sa nachádza najväčší ďalekohľad na Slovensku s priemerom hlavného zrkadla 1,3 metra (obr. 2 vľavo).

Veľká plocha zrkadla, ktoré zberá svetlo, je pre tento druh pozorovaní mimoriadne dôležitá. Zakrývané hviezdy aj transneptunické objekty sú typicky veľmi slabé a navyše potrebujeme aj dostatočne vysoké časové rozlíšenie. Okrem toho, že 1,3-metrový ďalekohľad má moderné ovládanie a umožňuje pozorovanie na diaľku, je vybavený viacerými kvalitnými ohniskovými prístrojmi. V prípade pozorovania zákrytov hviezd objektmi slnečnej sústavy sa využíva rýchla a zároveň citlivá kamera technológie CMOS, kde sa pri vyčítavaní čipu stráca len niekoľko tisícin sekundy. To je dôležité pri pozorovaní takýchto krátko trvajúcich javov.

Nastanú nejaké zákryty aj v tomto roku? Aké pozorovania plánujete? Čo by ste chceli v rámci poznatkov priniesť do tejto špecifickej vednej oblasti?

Pozorovania zákrytov hviezd objektmi slnečnej sústavy sú organizované v rámci spolupráce vedenej observatóriom v Paríži. Projekt sa nazýva Lucky star. Zákryty sú predpovedané niekoľko mesiacov dopredu. V prípade transneptunických objektov sú však dosť zriedkavé a za rok ich nastane len pár. Podobne ako pri úplnom zatmení Slnka je úkaz pozorovateľný len z relatívne malej plochy Zeme.

Problémom je presná predpoveď, či a kde úkaz nastane. Na to je potrebné veľmi presne poznať dráhu telesa v slnečnej sústave, ale aj polohu hviezdy. Preto sa niekoľko dní pred predpovedaným úkazom robia pozičné pozorovania na upresnenie priebehu úkazu. V roku 2021 sú predpovedané len dva zákryty hviezd transneptunickými telesami pozorovateľné z nášho observatória s viac ako 30-percentnou pravdepodobnosťou (TNO Quaoar 9. júla a Pluto 19. novembra). Je však možné, že dodatočné upresnenie v priebehu roka prinesie nejaké prekvapenie.

 

Operačný program MSSR

Investícia do Vašej budúcnosti
Tento projekt je podporený z Európskeho fondu regionálneho rozvoja

Táto webová stránka vznikla vďaka podpore v rámci Operačného programu Integrovaná infraštruktúra pre projekt: Podpora národného systému pre popularizáciu výskumu a vývoja
(kód ITMS: 313011T136), spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.