Viac ako 20 storočí mala v astronómii dominantné postavenie. Jej prínos si dnes uvedomuje hádam každý odborník.
Väčšina astronomických objavov stojí na kvalitnej súradnicovej sieti a spoľahlivej databáze dráh nebeských telies. Zdroj: iStockphoto.com
Za astrometriu Nobelovu cenu určite nedostanete. Bez nej by však mnohé, aj ocenené astronomické objavy neboli možné. Astrometria nepatrí medzi atraktívne astronomické disciplíny napriek tomu, že je to najstaršie odvetvie astronómie, ktoré malo v astronómii viac ako 20 storočí dominantné postavenie. Nie každý si dnes uvedomuje, že bez kvalitnej súradnicovej siete a spoľahlivej databázy dráh nebeských telies by väčšina veľkých astronomických objavov stála na vode.
Pozičná astronómia
Astrometria, alebo pozičná astronómia, je odvetvie astronómie, ktoré sa zaoberá meraním polôh a pohybov nebeských telies. Je to čiastková úloha nebeskej mechaniky pri určovaní dráh nebeských telies. Astrometria používa prevažne optické metódy. Najstaršou je vizuálna metóda – meranie polôh telies okom pomocou mikrometra, priamo v ohnisku ďalekohľadu. V prípade, že pozorovateľ uviedol vzdialenosti meraného telesa od katalógovej hviezdy v oblúkovej miere, je možné dnes po získaní presných polôh štandardných hviezd polohu telesa prepočítať a významne spresniť.
Neskôr zavedená fotografická metóda umožňovala opakované meranie z fotografickej platne. Archivované platne získané počas astrometrických pozorovaní sa často využívajú na spätné vyhľadávanie zaujímavých objektov (komét pred objavom, supernov a nov pred výbuchom a podobne). Najmodernejšia metóda využíva snímky získané CCD kamerami, vďaka čomu podstatne rozširuje možnosti meraní a skracuje expozičné časy. Nezanedbateľné je aj okamžité spracovanie pozorovania, umožňujúce pružnú zmenu pozorovacieho programu.
V sieti interferometrov VLBI sa používajú základne vzdialené niekoľko tisíc kilometrov. Zdroj: http://www.hartrao.ac.za
Rádioastrometria používa na presné určovanie polohy rádiových zdrojov rádiové interferometre. Vďaka interferometrom s veľmi dlhou základňou (VLBI, Very-long-baseline interferometry) sa presnosť na rádiových vlnách dosahuje väčšia než v optickej oblasti.
Súčasťou astrometrie je aj skúmanie faktorov meniacich zdanlivú polohu objektov na oblohe. Predmetom astrometrie je zároveň teória meracích prístrojov, používaných na určenie polôh nebeských telies, ako aj metódy, pomocou ktorých sa vyhodnocujú výsledky pozorovaní pri rozličných astronomických výskumoch. Na rozdiel od astrofyziky sa astrometria nezaoberá určovaním fyzikálnych charakteristík telies.
Meridiánový kruh hvezdárne v Detroite, postavený v roku 1845. Zdroj: https://detroitobservatory.umich.edu
Podľa toho, či sa merajú polohy alebo pohyby nebeských objektov na sfére alebo v rovine (napríklad na fotografickej platni), sa rozlišuje sférická a rovinná astrometria. Polohy nebeských telies sa merajú voči slabým vzdialeným hviezdam alebo galaxiám (relatívne meranie) alebo nezávisle od údajov v hviezdnych katalógoch (absolútne meranie). Absolútne súradnice sa určujú pomocou meridiánových kruhov. Vzhľadom na neveľký optický dosah týchto prístrojov sa absolútne merajú len najjasnejšie hviezdy a objekty. Odvetvie astrometrie, ktoré sa zaoberá meraním absolútnych polôh hviezd a ich vlastných pohybov, sa nazýva fundamentálna astrometria. Hviezda s absolútne určenými súradnicami a pohybmi sa nazýva fundamentálna hviezda.
Úlohy astrometrie
Určovanie polôh nebeských telies úzko súvisí so zavedením astronomických súradníc. Úlohou astrometrie je určovanie polôh nebeských objektov v danej sústave súradníc. Polohu telies na oblohe ovplyvňuje pohyb Zeme, prechod žiarenia prichádzajúceho z nebeských objektov cez zemskú atmosféru a vlastný pohyb hviezd.
Jednou z hlavných úloh astrometrie je preto čo najpresnejšie určiť všetky zmeny polôh fundamentálnych hviezd. Napríklad pomocou detailného štúdia vybraných asteroidov môžeme systematicky spresňovať základnú sieť astronomických súradníc a následne aj polohy hviezd v pozičných hviezdnych katalógoch. V súčasnosti je základná sústava pre astrometrické merania určená polohou 212 vzdialených rádiových galaxií a kvazarov. Sústava sa nazýva ICRF (International Celestial Reference Frame, Medzinárodná sústava nebeských súradníc). Súradnicové osi v ICRF sú určené s chybou pod 0,000 02 oblúkovej sekundy.
V slnečnej sústave je cieľom astrometrie získavanie presných polôh planét a ich mesiacov, komét a asteroidov, ktoré sú potrebné na výpočet dráh a efemeríd. S výnimkou fyzikálne zaujímavých objektov sa dlhodobo na celom svete pociťuje nedostatok astrometrických meraní hlavne periodických komét. Astrometrické merania sú potrebné okrem výpočtu dráh a efemeríd aj na dynamické modelovanie negravitačných efektov, vytvorených pri kométach raketovým pôsobením plynov unikajúcich z kometárneho jadra.
Určenie dráh telies približujúcich sa k Zemi umožňuje predpovedať možnú kolíziu Zeme s telesom a zmenšiť alebo vylúčiť dôsledky očakávanej katastrofy. Keďže polohu nebeských objektov ovplyvňuje aj zmena pohybu pozorovateľa, astrometria sa venuje aj štúdiu pohybu a rotácie Zeme.
V posledných približne 50 rokoch má astrometria ďalšiu úlohu. Niektoré kométy a asteroidy boli alebo budú cieľom kozmických sond, napríklad kométy 1P/Halley, 21P/Giacobini-Zinner, 67P/Čurjumov-Gerasimenko a asteroidy Gaspra, Eros, Vesta a ďalšie, čo si vyžaduje znalosť ich dráh s veľkou presnosťou. Astrometria je v takomto prípade životne dôležitá na správne navádzanie sond.
Presné určenie polôh a dráh planét, ich mesiacov a väčších asteroidov umožňuje určiť pohyb barycentra (ťažiska) slnečnej sústavy. Napriek obrovskej hmotnosti Slnka v porovnaní s ostatnými telesami slnečnej sústavy barycentrum nezotrváva len vnútri Slnka, ale opisuje zložitú dráhu v jeho blízkosti.
Pohyb barycentra slnečnej sústavy vzhľadom na Slnko. Čísla vyjadrujú roky. Zdroj: www.researchgate.ne
Veľký pokrok v astrometrii sa dosiahol pomocou astrometrických družíc, z ktorých je najznámejšia družica Hipparcos. Výsledkom práce tejto družice sú dva katalógy hviezd, ktoré sa líšia počtom hviezd a dosiahnutou presnosťou.
Prvý katalóg vhodný pre astrometriu bol HST Guide Star Catalog (GSC). GSC bol zostavený tak, aby poskytoval skupinu hviezd, ktoré by bolo možné použiť na nasmerovanie Hubblovho vesmírneho ďalekohľadu. Katalóg obsahuje okolo 15 miliónov hviezd s polohami s presnosťou na jednu oblúkovú sekundu, čo je dosť dobré pre mnohé aplikácie astrometrie. GSC je k dispozícii online a ako súbor CD ROM-ov.
Pozrite si
Ak potrebujete ešte presnejší zdroj, môžete použiť astrometrické katalógy amerického námorného observatória USNO. Tieto katalógy obsahujú viac ako 500 miliónov hviezd s polohami hviezd s presnosťou približne na 0,1 oblúkovej sekundy. Katalógy USNO sú dostupné na webe a podmnožiny katalógu je možné stiahnuť pre akúkoľvek konkrétnu oblasť záujmu.
Mimo vyššie uvedených úloh astrometria poskytuje základné poznatky v štúdiu dynamiky hviezd a stavby našej Galaxie.
Astrometrická družica Hipparcos Európskej vesmírnej agentúry.
Zdroj: http://www.astropical.space
Astrometrické prístroje
Astrometrické prístroje delíme na dve skupiny – na ďalekohľady umožňujúce verné zobrazenie vzdialeností v pomerne veľkom zornom poli a na prístroje na presné premeranie získaných materiálov. Pre astrometrické pozorovania boli vyvinuté špeciálne ďalekohľady, takzvané astrografy.
Astrograf s priemerom objektívu 30 cm a ohniskovou vzdialenosťou 150 cm observatória Astronomického ústavu SAV na Skalnatom Plese. Zdroj: archív autora
Astrograf definujeme ako typ ďalekohľadu určený na fotografovanie väčších plôch oblohy. Spravidla ide o refraktor s troj- alebo so štvoršošovkovým objektívom, ktorý dokáže korigovať všetky chyby v celom zornom poli. Svetelnosť optickej sústavy astrografu je väčšia ako 1 : 8. Normálny astrograf má ohniskovú vzdialenosť 3,44 metra a zobrazuje jednu oblúkovú minútu oblohy na 1 milimeter. Zonálny astrograf má ohniskovú vzdialenosť 2,06 metra a 1 milimeter zodpovedá 100 oblúkovým sekundám na oblohe.
V minulosti sa pri vizuálnej astrometrii využíval takzvaný pozičný mikrometer. Je to vláknový mikrometer, otočný okolo optickej osi ďalekohľadu. Otočenie sa presne odčíta na delenom kruhu. Pri meraní sa nastaví hviezda, voči ktorej určujeme polohu do stredu vláknového kríža, a mikrometer sa otočí tak, aby kométa (alebo asteroid) ležala na vlákne kríža. Vzdialenosť sa odčíta pomocou mikrometra spojeného s druhým posuvným vláknom.
Vláknový mikrometer používaný na meranie presných polôh okom priamo v ďalekohľade.
Zdroj: archív autora
Pri fotografickej astrometrii je potrebné získané fotografické platne premerať, pričom sa vyžaduje vysoká presnosť získaných polôh. Konkrétna hodnota závisí od ohniskovej dĺžky astrografu, pri ohniskovej dĺžke 1,5 metra treba dosiahnuť presnosť na úrovni aspoň 0,000 2 milimetra. Na to boli vyrábané špeciálne prístroje, v podstate mikroskopy s posuvnými pravítkami v oboch osiach, ktoré vďaka presne nakresleným vrypom a špirálovitému nóniu umožňovali skúsenému pozorovateľovi získať údaje s potrebnou presnosťou.
Astrograf Lowellovej hvezdárne v USA s priemerom objektívu 40 cm a ohniskovou vzdialenosťou 212 cm, ktorým bolo v roku 1930 objavené Pluto. Zdroj: www.scopeviews.co.uk
Astrometrický program sa za existencie Astronomického ústavu SAV zaradil k tým najdlhodobejším a najúspešnejším. V rámci medzinárodných projektov organizovaných Ústredím pre kométy a planétky Medzinárodnej astronomickej únie (IAU) v Cambridgei, Komisiou IAU pre objekty približujúce sa k dráhe Zeme (NEO) a cieľových objektov pre projekty priameho kozmického výskumu bolo celkovo získaných viac ako 6 700 presných polôh komét a asteroidov. Výsledky sú publikované priebežne v časopise Minor Planet Circulars a súborne aj s polohami referenčných hviezd v časopise Contributions of the Astronomical Observatory Skalnaté Pleso.
Pohyb asteroidu 433 Eros počas priblíženia k Zemi v roku 1975. Fotografované astrografom observatória na Skalnatom Plese. Zdroj: archív autora
(af)
