Nové meteorické roje – ano či ne? (díl první)

Historie výzkumu meteorických rojů

Prvním průkopníkem poznání pravé podstaty meteorů byl Ernst F. F. Chladni, který v roce 1794 uveřejnil knihu „Über den Ursprung der von Pallas gefundenen und anderer ihr änlicher Eisenmassen und über einige damit in Verbindung stehende Naturerscheinungen“, ve které se jako první zabýval původem meteoroidů a zbořil dva v té době platné mýty o původu těchto těles: (1) fragmenty kamenných a železných těles padají z oblohy a (2) neexistují žádná malá tělesa v prostoru za drahou Měsíce. V roce 1807 zveřejnil Atanasije Stojković první monografii, která se týkala meteorů. Nicméně monografie „О воздушных камнях и их произхождении“ se nezabývala astronomickou stránkou tohoto jevu a navíc byla ojedinělým počinem na poli rodící se meteorické astronomie. V roce 1833, během velkého meteorického deště Leonid (v noci z 12. na 13. listopadu) si Denison Olmsted všiml, že meteory v průběhu úkazu vylétávaly jakoby z jednoho místa na obloze. Byl tedy první, komu se povedlo pozorovat radiant meteorického roje, a zároveň správně usoudil, že se jedná o perspektivní jev.

V roce 1866 provedl Giovanni Virginio Schiaparelli analýzu pozorování Perseid z let 1864–1866 a jako první vypočítal spolehlivou dráhu meteoroidu ve Sluneční soustavě. Tímto také zjistil souvislost drah Perseid a nově objevené komety Swift-Tuttle-Simons 1862 III. Totéž provedl ve spolupráci s Urbainem Le Verrierem a Theodorem von Oppolzerem v případě meteorického roje Leonid v roce 1866, kdy byla zjištěna souvislost mezi meteorickým rojem Leonid a kometou Tempel-Tuttle 1866 I. Díky těmto objevům se začal prosazovat názor, že meteory vznikají rozpadem komet a že se tedy nejedná o rozdílná tělesa. Tento názor byl potvrzen po rozpadu komety 3D/Biela v roce 1852 a díky následným meteorickým dešťům roje Andromedid v letech 1872 a 1885. Již na přelomu 19. a 20. století bylo objeveno několik slabších meteorických rojů, vzhledem k nedostatku podkladů pro jejich přesné určení se ovšem o jejich existenci vedly vleklé spory.

Úpadek meteorické astronomie v první polovině 20. století byl zastaven ve 40. letech, kdy se začaly v meteorické astronomii používat radary a také fotografické komory pro zjišťování přesných drah meteorů v atmosféře. Do nástupu videotechniky byl fotografický katalog drah meteorů IAU MDC, společně s katalogem radiových drah, jediným zdrojem pro objevování a analýzu nových meteorických rojů. První zaznamenaná fotografická dráha v katalogu IAU MDC pochází z roku 1936, zpočátku sporadicky zjištěné dráhy začaly v 50. letech rychlým tempem přibývat v souvislosti s rozvojem pozorovacích fotografických sítí, v současné době obsahuje katalog drah IAU MDC 4873 vícestaničních drah meteorů. Zde hrála velkou roli Evropská bolidová síť, kterou začal v 50. letech 20. století budovat Zdeněk Ceplecha a která začala plně fungovat v roce 1963. Rychlým tempem začaly přibývat nové meteorické roje, zpřesňovaly se střední dráhy rojů v té době již známých, a to jak z fotografických pozorování, tak také z radarových pozorování. Stěžejními byly v této době práce následujících autorů, kteří se zabývali studiem meteorických rojů: C.S. Nilson (1964), B.L. Kashcheyev a V.N. Lebedinets (1967), L'. Kresák a V. Porubčan (1970), B.A. Lindblad (1971), Z. Sekanina (1973, 1976), A.F. Cook (1973), G. Gartrell a W.G. Elford (1975), A.K. Terentjeva (1989), V. Porubčan a M. Gavajdová (1994) atd.

Výzkum meteorických rojů v současnosti

Vzhledem k mohutnému rozmachu videotechniky v posledních 30 letech dochází k výraznému nárůstu počtu vícestaničních drah meteorů (meteoroidů). Ruku v ruce s tímto trendem se samozřejmě rapidně zvyšuje množství nově objevených rojů. V současné době existují následující databáze drah meteoroidů: CAMS (Cameras for Allsky Meteor Surveillance), IMO VMN (International Meteor Organization Video Meteor Network), SonotaCo, EDMOND (European viDeo MeteOr Network Database), CMN (Croatia Meteor Network), IAU MDC (Photographic Meteor Orbits Database) atd. Nejvyšší počet nově objevených rojů pochází z dat databází CAMS (P. Jenniskens; 1994, 2006, 2009, 2012–2014, 2016) a CMN (Šegon; 2012-2015). Nárůst počtu nově objevených rojů je uveden na obrázku níže, přičemž před rokem 2005 se většinou jednalo o zpřesnění drah již známých rojů, nikoliv o objevy nových meteorických rojů, a to s výjimkou rádiových pozorování (např. Z. Sekanina, A.F. Cook, atd.) - zde se naopak většinou jednalo o nové meteorické roje aktivní v denní době, tedy mimo dosah vizuálních nebo fotografických pozorovatelů.

Na první pohled by se mohlo zdát, že za ohromným nárůstem počtu nově objevených meteorických rojů stojí pouze rozvoj pozorovací techniky. Při bližším pohledu je ovšem zřejmé, že stávající metody pro zjišťování nových rojů selhávají a v záplavě nových objevů lze najít minimálně diskutabilní případy.

Metodika zjišťování nových meteorických rojů

Nové meteorické roje lze vyhledávat pomocí tzv. nezávislého clusteringu. Zde je možný dvojí přístup, buď se do výpočtu zahrnou všechny meteory bez ohledu na rojovou příslušnost – tedy na všechny dráhy se nahlíží jako na sporadické, anebo se do výpočtu zahrnou pouze sporadické meteory – tedy předem jsou vyloučeny všechny meteory náležející již známým rojům. První přístup je vhodnější, lze vypočítat nové střední dráhy již známých rojů bez ovlivnění původní střední drahou, která byla již v minulosti vypočítána. Pro přiřazování jednotlivých drah se používá tzv. kritérií podobnosti drah. Základní kritéria počítají pouze s orbitálními elementy drah, např. Southworth-Hawkinsovo kritérium (D_SH), Drummondovo kritérium (D_D) nebo Jopekovo kritérium (D_J), jiná kritéria vnáší do výpočtu i pozorované veličiny (geocentrickou rychlost, polohu radiantu atd.) – např. Valsecchiho kritérium (D_N). Ukázka rovnic pro výpočet Southworth-Hawkinsova kritéria D_SH je uvedena na obrázku 2.

Všechna kritéria mají svá omezení a jsou např. citlivá na dráhy s nízkým sklonem a taktéž mají různé maximální hodnoty pro odlišení sporadického pozadí od rojových meteorů. Při zvyšování mezní hodnoty kritéria totiž dochází k přiřazování drah sporadických meteorů ke zkoumanému meteorickému roji. Pokud je meteorický roj silný a jasně definovaný, diferenciální nárůst počtu meteorů se snižuje (nebo stagnuje) se vzrůstající hodnotou použitého kritéria podobnosti drah. Pokud ovšem meteorický roj není jasně definován (např. pokud se jedná o náhodný shluk drah sporadických meteorů bez společného původu) dochází ke stálému zvyšování počtu drah přiřazených meteorickému roji. Na tomto principu je založena metoda „break-point“ (Neslušan, Svoreň, Porubčan), která posuzuje kumulativní nárůst počtu drah při zvyšování hodnoty kritéria a také diferenciální nárůst počtu drah v mezilehlých hodnotách kritéria. Při dostatečném počtu drah roje lze diferenciálním nárůstem velmi dobře definovat „jádro“ meteorického roje, kumulativním nárůstem je pak možné odlišit sporadické meteory od rojových meteorů. Princip metody pro kumulativní počty přiřazených drah je uveden na obrázku 3.

Praktické využití metody „break-point“ je možné demonstrovat na nejsilnějším pravidelném meteorickém roji, a to na roji Perseid. Při použití Drummondova kritéria podobnosti drah (D_D) bylo s využitím databáze EDMOND zjištěno, že šířka „jádra“ pozorovaného proudu meteorického roje Perseid odpovídá mezní hodnotě D_D<0,03 a celková šířka aktivity meteorického roje odpovídá mezní hodnotě D_D<0,17. Na obrázku 4 je také jasně patrné, jak ostře je definované „jádro“ roje (diferenciální počet drah) a také jak tento nárůst diferenciálního počtu drah stagnuje se zvyšujícími se hodnotami kritéria D_D.

Druhý díl

Ve druhém díle se pak podíváme na některé problematické nově objevené meteorické roje, případně na problematické dělení meteorických rojů s dlouhým obdobím aktivity.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Katalog meteorických rojů IAU MDC
[2] IAU MDC Photographic Meteor Orbits Database
[3] CAMS (Cameras for Allsky Meteor Surveillance)
[4] EDMOND (European viDeo MeteOr Network Database)
[5] SonotaCo
[6] CMN (Croatian Meteor Network)
[7] IMO VMN (International Meteor Organization Video Meteor Network)