Tajemství Kuiperova pásu

Než vám obě zmíněné trpasličí planety představíme, pojďme si zopakovat, jaká kritéria musí splňovat těleso, aby vůbec mohlo být do kategorie trpasličích planet zařazeno. Jak nám řekl Miroslav Brož z Astronomického ústavu Univerzity Karlovy, ta kritéria jsou celkem čtyři. Jde o tělesa obíhající kolem Slunce, která zároveň nejsou oběžnicemi jiných těles. Svými rozměry přesahují obvyklou velikost planetek, zároveň jsou však natolik malá, že během svého vývoje nepročistila své okolí a nestala se v zóně, kde obíhají, dominantními tělesy. A čtvrté kritérium?

Brož: Jsou v hydrostatické rovnováze a mají přibližně sférický tvar, to je taková nejdůležitější věc, kterou by si člověk měl o trpasličích planetách pamatovat.

Takže můžeme říci, že jsou kulatá a nebo mají tvar, který se kulatosti blíží?

Brož: Nemusí to vždycky znamenat kulatost, protože pokud objekt rychle rotuje, tak rovnovážný tvar není koule. Je sice v hydrostatické rovnováze, ale může být nějak protáhlý.

Většina těch objektů se nachází v takzvaném Kuiperově pásu. Co to je za oblast?

Brož: Jedná se obecně o oblast za drahou Neptunu, kde bylo v posledních patnácti letech objeveno velké množství těles. Už jich známe přes tisícovku. Můžeme ji rozdělit na několik částí. Někdy se o Kuiperově pásu mluví jako o klasickém Kuiperově pásu, který by odpovídal tělesům s malými sklony a s relativně malými excentricitami za Neptunem. Pak máme v té oblasti rozptýlený disk, kde ty objekty mají dráhy nějakým způsobem porušené, takže jsou třeba hodně skloněné vzhledem k ostatním tělesům ve Sluneční soustavě a mají třeba hodně výstředné dráhy, takže se mohou na jedné straně hodně přibližovat k Neptunu a na druhé straně se od něj v aféliu hodně vzdalovat. Velmi pozoruhodný jev je existence takzvaného odděleného disku, který je zatím představován jedním nebo dvěma tělesy. Ta se ani k Neptunu nepřibližují a dnes je vlastně docela záhadou, jak tyto velké, masivní objekty mohly vzniknout, když je Neptun nemohl na tu dráhu vymrštit.

Jak už jsme si říkali, dvě velká tělesa Kuiperova pásu, trpasličí planety, nedávno dostala svá jména. Předposledním pojmenovaným tělesem této kategorie je trpasličí planeta Makemake, která od letošního roku nese jméno stvořitele lidstva a boha plodnosti, uctívaného zejména na jihopacifickém Velikonočním ostrově. Její předběžné označení bylo 2005 FY9. Co nám o ní řekl Miroslav Brož?

Brož: Je to těleso, které se přibližuje k Neptunu, čili patří spíš do toho rozptýleného disku. Jedná se o nejjasnější těleso po Plutu, které v té oblasti můžeme pozorovat. Dokonce bych řekl, že je docela dobře i v dosahu amatérských dalekohledů s kamerou, protože momentálně je v souhvězdí Vlasy Bereniky a jeho jasnost na obloze je 16,7 magnitudy. Není to způsobeno tím, že by bylo větší než Pluto, jeho průměr je asi tisíc pět set kilometrů, ale jeho odrazivost je úžasná. Makemake má zřejmě albedo okolo osmdesáti procent. Sníh v Praze má odrazivost srovnatelnou. Čili jedná se o velice lesklé těleso, a proto je i na tu velkou vzdálenost, kolem čtyřiceti astronomických jednotek, dobře pozorovatelné.

Ví se, proč je tak lesklé?

Brož: Jednou z hypotéz, kterou se zatím nepodařilo definitivně potvrdit, je, že na povrchu toho tělesa mohla v minulosti zmrznout atmosféra. Soudí se, že podobný proces funguje i na Plutu, a že vlastně Pluto, když je blízko ke Slunci, může tu atmosféru rozvinout. Může tam být plyn nad povrchem planety, který když se Pluto vzdálí od Slunce, zmrzne. Zmrzlý řídký plyn pak může vytvořit lesklé plochy na povrchu planety.

Nejpodivuhodnějším objektem, objeveným za dráhou Neptuna, je zřejmě trpasličí planeta 2003 EL 61, která letos obdržela od Mezinárodní astronomické unie jméno Haumea, podle bohyně plodnosti a porodu z havajské mytologie.

Brož: Na první objekt byl ten objekt opravdu úžasný. Když vidíte, jak se vám mění před dalekohledem, jeho jasnost silně kolísá, tak hned z toho můžete odvodit, že nemůže být kulatý. A teď máte před sebou objekt s dráhou v Kuiperově pásu, který je jasný, je velký a není kulatý. Když se pak podrobně interpretovala světelná křivka, zjistilo se, že objekt má průměr skoro dva tisíce kilometrů, ale poměr velké a malé osy toho elipsoidu je dvě ku jedné - je dva tisíce kilometrů dlouhý a tisíc kilometrů široký. Rotační doba je asi čtyři hodiny. Ta rychlá rotace by zřejmě mohla vysvětlit ten protáhlý tvar. Pravděpodobně za ním stojí jakási dávná kolize, kterou to těleso prodělalo. Nicméně musím podotknout, že jakékoli kolize a vzájemné srážky v téhle oblasti sluneční soustavy jsou za současné situace extrémně málo pravděpodobné. Ten objekt spadá do kategorie relativně lesklých těles. Tam jsou takové dvě skupiny. Jedna, která je výrazně lesklá a má vysoké albedo a naopak jsou tam tělesa velmi tmavá. Zajímavostí na tom tělese je, že když se pořídí infračervené spektrum, tak je tam velmi výrazný spektrální pás. Podle tohoto spektrálního pásu můžete rozpoznat několik dalších těles. My dokonce věříme, že tato tělesa, která mají podobná spektra v blízké infračervné oblasti, tvoří jakousi rodinu planetek. Součástí té rodiny je jednak Haumea sama, její dva měsíčky, a potom asi pět dalších těles rozptýlených okolo. Hodně věříme, že se jedná o kolizní rodinu, prostě pozůstatek nějaké srážky v Kuiperově pásu. Jistý problém ve výzkumu rodin v téhle oblasti Sluneční soustavy je, že i relativně mírná kolize vede k velkým rychlostem, s jakými ty fragmenty odletí pryč. A protože už jste daleko od Slunce, tak sebemenší změna rychlosti vede k tomu, že to těleso padne někam úplně jinam, takže jeho dráha se dramaticky změní a vy vlastně tu rodinu nemůžete vidět jak má podobné dráhy na jednom místě, ale ty dráhy jsou rozptýlené po celém Kuiperově pásu. Čili jediný spolehlivý způsob, jak poznat rodinu v Kuiperově pásu, je právě podle spekter, podle toho, že mají podobné barvy, jsou tam třeba i podobné spektrální pásy.

Pokud tedy vznikla ta rodina gigantickým nárazem, tak je dost zvláštní, že u planety zůstaly její dva měsíčky...

Brož: My si myslíme, že to spolu úzce souvisí. Dokonce podle modelů takových kolizí při vhodné geometrii a vhodné rychlosti se může stát, že ty fragmenty zůstanou na oběžné dráze; nebo aspoň část těch fragmentů. Většina jich taky může spadnout na to původní těleso, ale pokud se udrží na oběžné dráze, tak z nich mohou být měsíce. Ostatně velká většina měsíčků nebo dvojplanetek, které pozorujeme v Kuiperově pásu, má zřejmě tento kolizní původ. Trochu se to liší od vnitřní Sluneční soustavy. Tam naopak si myslíme, že velká část těch měsíčků a dvouplanetek vděčí za svůj vznik roztáčení tepelnými jevy; YORP jevem, jak tomu říkáme.

V letošním roce skončil společný projekt amerických a tajvanských vědců, kteří se dva roky nepřímou metodou snažili najít v Kuiperově pásu co nejvíc objektů o průměru od tří do osmadvaceti kilometrů. Jejich snaha však byla marná. Nenašli nic. Přitom je z této oblasti známo kolem tisícovky těles o velikosti několika desítek až několika tisíc kilometrů, včetně už zmíněných trpasličích planet. Vypadá to, jako by v Kuiperově pásu žádná malá tělesa nebyla. Co o tom soudí astronom Miroslav Brož?

Do oblasti Kuiperova pásu už skoro tři roky směřuje výzkumná sonda New Horizons, která se v současnosti nachází mezi drahami Jupitera a Saturnu. Kolem Pluta by měla proletět v červenci roku 2015. V dalších pěti letech by pak měla navštívit i další, zatím neurčená tělesa. Co všechno si od ní vědci slibují?

Sonda Dawn je už na cestě déle než rok. Její cíle jsou podstatně blíž, než cíle sondy New Horizons, a tak prvního z nich dosáhne už roku 2011. V jejím hledáčku bude planetka Vesta a trpasličí planeta Ceres. V průběhu druhého desetiletí tohoto století tak získají astronomové díky oběma zmíněným sondám spoustu nových a jistě velmi zajímavých informací o tělesech, která se teprve od předloňska řadí do nové kategorie trpasličích planet. Představili jsme vám je spolu s Miroslavem Brožem z Astronomického ústavu Univerzity Karlovy v Praze.

Vysíláno v Planetáriu č. 47/2008, 23. - 28. listopadu.
Přepis: NEWTON Media, a.s.
Kompletní rozhovor si poslechněte ZDE (13:41).