Nečekané změny jasných skvrn na povrchu trpasličí planety Ceres

Ceres je největším objektem hlavního pásu planetek (asteroid belt) mezi Marsem a Jupiterem a jediné těleso v této oblasti Sluneční soustavy, které je klasifikováno jako trpasličí planeta (dwarf planet). Na oběžné dráze kolem Ceres krouží již více než rok kosmická sonda Dawn (NASA) a za tu doba stihla již poměrně detailně zmapovat celý povrch. Jedním z velkých překvapení byl objev světlých skvrn, které odrážejí mnohem více světla, než jejich výrazně tmavší okolí [1]. Nejnápadnější z těchto útvarů se nachází uprostřed kráteru Occator. Zdá se tedy, že Ceres by mohl být mnohem aktivnějším tělesem, než většina jeho sousedů v pásu planetek.    

Nová velmi přesná pozorování provedená ze Země pomocí spektrografu HARPS, který pracuje na observatoři La Silla v Chile ve spojení s dalekohledem, jehož primární zrcadlo má průměr 3,6 m (ESO 3.6-metre telescope), umožnila nejen detekovat pohyb skvrn v důsledku rotace trpasličí planety Ceres, ale rovněž odhalila nečekané další variace. Tyto změny naznačují, že materiál tvořící tyto skvrny je těkavý a sublimuje působením slunečního záření.  

Hlavní autor studie Paolo Moralo (INAF–Trieste Astronomical Observatory) vysvětluje: „Když sonda Down odhalila přítomnost těchto tajemných skvrn na povrchu Ceres, ihned jsem si uvědomil, že by mohly způsobovat i efekty měřitelné ze Země. Jak Ceres rotuje, skvrny se přibližují a opět vzdalují, což ovlivňuje vzhled spektra odraženého slunečního záření.“

Ceres se kolem osy otočí za devět hodin. Výpočty ukázaly, že efekt, způsobený pohybem skvrn směrem k Zemi a od ní v důsledku rotace trpasličí planety, bude velmi malý – rozdíly v rychlosti se budou pohybovat do 20 km/h. Je to však dost na to, aby změny byly měřitelné prostřednictvím Doplerova jevu (Doppler effect) pomocí vysoce přesných přístrojů, jako je HARPS.   

Členové týmu pozorovali Ceres pomocí HARPS v červenci a srpnu 2015. „Výsledky byly překvapivé,“ dodává Antonino Lanza (INAF–Catania Astrophysical Observatory), spoluautor studie. „Našli jsme očekávané variace ve spektru způsobené rotací Ceres, ale také další nápadné změny, které se objevovaly ze dne na den.“

Členové týmu dospěli k závěru, že pozorované změny by mohly být důsledkem přítomnosti těkavých sloučenin, které se po vystavení slunečnímu záření odpařují [2]. Když jsou skvrny uvnitř kráteru Occator osvětleny Sluncem, odpařující se látky velmi efektivně a odrážejí sluneční světlo. Sloučeniny se však rychle vyčerpají, tím oblast ztratí svoji reflektivitu a to vede k pozorovaným změnám. Tyto rychlé variace vázané na rotaci Ceres však způsobují vznik dalších krátkodobých i dlouhodobých změn.

Tato představa skvrn na povrchu trpasličí planety Ceres je založena na detailním snímek povrchu, který pořídila kosmická sonda Dawn (NASA) z oběžné dráhy. Zachycuje velmi jasné skvrny (světlý materiál v kráteru Occator i jinde). Nová pozorování provedená pomocí spektrografu HARPS, který pracuje ve spojení s dalekohledem o průměru primárního zrcadla 3,6 m na observatoři La Silla v Chile, odhalila nečekané denní variace těchto skvrn, které naznačují, že zde materiál skvrn se mění v důsledku osvětlení Sluncem.

Diagram zachycuje změny ve spektru světla odraženého od jasných skvrn. Vlnové délky se posouvají buď do červené, nebo modré části spektra (ve srovnání s průměrem), podle toho, jak Ceres rotuje. Tento velmi jemný posuv byl naměřen ze Země pomocí spektrografu HARPS. Efekt by pro účely této demonstrace zvýrazněn, aby byl patrný. Mnohem jasnější světlo ze zbytku povrchu Ceres je potlačeno.

 
Pokud bude tato interpretace provedených pozorování potvrzena, mohlo by to znamenat, že se Ceres výrazně liší od dalších velkých objektů v hlavním pásu planetek. Přestože je relativně izolován, zdá se, že je stále aktivním tělesem [3]. Je známo, že na Ceres se vyskytuje velké množství vody. Je však otázkou, jestli existuje nějaká souvislost mezi vodou a těmito jasnými skvrnami. Rovněž není jasné, jaký zdroj energie pohání kontinuální únik materiálu z podpovrchových vrstev na povrch.  

Ve výzkumu Ceres a povahy těchto záhadných skvrn stále pokračuje sonda Dawn. Ale pozorování ze Země pomocí HARPS a dalších podobných zařízení bude možné provádět i nadále, i po ukončení této kosmické mise.

Poznámky

[1] Jasné skvrny byly na Ceres zaznamenány (jako velmi nevýrazné) rovněž na starších snímcích pořízených v letech 2003 a 2004 pomocí kosmického dalekohledu HST (NASA/ESA Hubble Space Telescope).

[2] Materiál s vysokou reflektivitou ve skvrnách na Ceres my mohl představovat čerstvé depozity vodního ledu nebo hydratovaných síranů hořčíku.

[3] Nejaktivnější tělesa ve Sluneční soustavě, jakými jsou například velké měsíce Jupiteru a Saturnu, jsou vystavena silnému slapovému působení v důsledku blízkosti velkých planet.

Další informace

Výzkum byl představen v článku “Daily variability of Ceres’ Albedo detected by means of radial velocities changes of the reflected sunlight”, autorů P. Molaro a kol., který byl publikován ve vědeckém časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Složení týmu: P. Molaro (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Trieste, Itálie), A. F. Lanza (INAF-Osservatorio Astrofisico di Catania, Catania, Itálie), L. Monaco (Universidad Andres Bello, Santiago, Chile), F. Tosi (INAF-IAPS Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, Rome, Itálie), G. Lo Curto (ESO, Garching, Německo), M. Fulle (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Trieste, Itálie) a L. Pasquini (ESO, Garching, Německo).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy, která v současnosti provozuje jedny z nejproduktivnějších pozemních astronomických observatoří světa. ESO podporuje celkem 16 zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a hostící stát Chile. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje Velmi velký dalekohled VLT a také dva další přehlídkové teleskopy – VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem na světě, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Paranalu v oblasti Cero Armazones staví ESO nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope), který se stane „největším okem hledícím do vesmíru“.

Odkazy

• odborný článek
• snímky dalekohledu ESO 3.6-metre telescope a spektrografu HARPS

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV , Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Paolo Molaro; INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste; Trieste, Italy; Email: molaro@inaf.oats.it

Richard Hook; ESO Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6655; Mobil: +49 151 1537 3591, Email: rhook@eso.org

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Tisková zpráva ESO1609