Novoroční meteorický roj aneb Pozorujte Kvadrantidy 2016!

Původ a historie Kvadrantid

V éře vizuálního pozorování meteorických rojů patřily Kvadrantidy (QUA) mezi poněkud problematické roje. Hodinové korigované frekvence roje (ZHR) kolísaly podle pozorování mezi 40-200 meteory, roj se jevil jako pravidelný, byl tedy aktivní každý rok. Přitom takové rozdíly v pozorovaných ZHR byly u silných rojů výjimkou, Perseidy i Geminidy měly každoročně podobnou aktivitu bez podobných výkyvů a Kvadrantidy podle pozorování nepatřily do skupiny tzv. outburstových rojů, které poskytovaly zvýšenou aktivitu pouze v období kolem návratu jejich mateřských těles (např. Drakonidy). Vysvětlení tohoto jevu bylo možné hledat v silném gravitačním vlivu planety Jupiter na jednotlivé částice roje a také ve velmi ostrém maximu roje, které trvá obvykle pouze kolem 8 hodin a bylo tedy možné, že jednotliví pozorovatelé nesledovali přímo maximum roje, ale pouze nástup nebo naopak pokles aktivity v okolí skutečného maxima. Odpovědi na tyto otázky však přineslo až období fotografického sledování roje a také objevení mateřského tělesa Kvadrantid, spojené s důsledným modelováním vývoje drah jednotlivých částic roje.

První pozorování meteorického roje Kvadrantid je možné nalézt v první polovině 19. století, konkrétně 2.1.1825, kdy A. Brucalassi (Itálie) pozoroval velké množství meteorů. Další pozorování, tehdy ještě neznámého roje, bylo realizováno ve Švýcarsku v letech 1835 a 1838. Hypotéza o aktivitě neznámého pravidelného meteorického roje byla vyslovena A. Queteletem a E.C. Herrickem v roce 1839, přičemž oběma autory byla tato hypotéza vyslovena nezávisle. Pro výzkum roje se stal přelomovým rok 1864, kdy A. S. Herschel (Anglie) pozoroval vysokou aktivitu roje. Během svého pozorování napočítal až 60 meteorů za hodinu, přičemž výška radiantu roje byla v té době pouhých 19° nad obzorem. Korigovaná hodinová frekvence (ZHR) by tedy v době tohoto pozorování dosahovala zhruba 200 meteorů. Na základě pozorování A. S. Herschela, které bylo první skutečně komplexním pozorováním Kvadrantid bylo stanoveno období aktivity roje v rozmezí 28.12.-7.1. s velmi ostrým maximem v noci z 3.1. na 4.1. Dále bylo zjištěno, že aktivita roje den před a den po maximu je poměrně nízká, pouze kolem 10 meteorů za hodinu.

První studie, která se zabývala samotným gravitačním vlivem planety Jupiter na částice roje byla práce S. E. Hamida a M. N. Youssefa z roku 1963. Výsledkem práce byla hypotéza, která předpokládala stáří roje zhruba 4000 let, přičemž mateřské těleso se v té době dostalo do sféry gravitačního vlivu planety Jupiter. Následkem tohoto přiblížení došlo k dramatické změně oběžné dráhy mateřského tělesa a taktéž začalo vlastní uvolňování částic meteorického roje z mateřského tělesa. S. E. Hamid a F. L. Whipple v roce 1963 taktéž upozornili na podobnost oběžných drah Kvadrantid a meteorického roje delta Akvarid.

V roce 1990, tedy 5 let po objevu komety 96P/Machholz 1, poukázal B. A. McIntosh na možnou spojitost této komety a meteorického roje Kvadrantid. Po několik dalších let pak byla tato kometa považována za pravděpodobné mateřské těleso tohoto roje. Nebylo to ovšem první potenciální mateřské těleso, které bylo asociováno s rojem. Již v roce 1919 prezentovali K. D. Pokrovsky a P. G. Shaine práci, v níž asociovali Kvadrantidy a kometu C/1860 D1 (Liais), nicméně v této práci vycházeli pouze z teoretického radiantu meteorů pocházejících z této komety a z pozorovaných pozic radiantu Kvadrantid. Zlom nastal v roce 2003, kdy P. Jenniskens prezentoval jako mateřské těleso asociované s rojem Kvadrantid těleso asteroidálního charakteru s označením 2003 EH1. Zároveň odhadl stáří roje na 500 let a také prezentoval těleso 2003 EH1 jako pozůstatek po rozpadu většího tělesa kometárního původu. Tímto původním tělesem mohla být podle výpočtů kometa C/1490 Y1, která byla před více než 500 lety pozorována v Číně, Japonsku a Koreji.

Nárůst počtu drah Kvadrantid, v souvislosti s rozvojem fotografického a video pozorování na konci 20. století vedl také ke zvětšení materiálu potřebného pro modelování chování drah tohoto roje v minulosti. A. E. Rosaev uveřejnil v roce 2012 práci, která se pojednávala právě o tomto fenoménu, tedy o zpětné integraci drah částic Kvadrantid v čase. Pro své výpočty zvolil rozdělení celého roje na 7 nezávislých filamentů, jak bylo uvedeno ve studiích jiných autorů a provedl jejich zpětnou integraci až 20000 let do minulosti. Tímto prokázal, že pouze 4 ze 7 uvedených filamentů mohou být starší jak 500 let, meteorický roj Kvadrantid tedy není v žádné případě rojem s dlouhou historií. Hlavní část roje, asociovaná s tělesem 2003 EH1 se pak formovala pravděpodobně mezi roky 1750-1800 a životnost samotného meteorického roje Kvadrantid je pak 1870-2190 let (na naší obloze, tedy od počátku 19. století). Výpočty také ukázaly, že zbylé (starší) filamenty mohou mít stáří 1100-1800 let a je tedy pravděpodobné, že hlavní formování této části roje proběhlo mezi roky 320 a 710 našeho letopočtu. V této době měl ovšem meteorický roj střední dráhu s nižším sklonem a také mnohem nižší vzdáleností perihélia. Maximální možné stáří nejstaršího filamentu pak vychází na 2700 let, přičemž 20% klonovaných částic opustilo proud meteorického roje – je tedy jasné, že celkové stáří meteorického roje Kvadrantid nemůže být v žádném případě vyšší jak 5000 let.

A zde je díky modelování chování částic Kvadrantid zodpovězena otázka kolísání pozorovaných frekvencí roje v jednotlivých letech. Meteorický roj Kvadrantid je totiž velmi složitým komplexem filamentů, které mají odlišný vývoj a historii. Můžeme tedy říct, že díky superpozici starší části proudu a nově uvolněných částic (z období do 500 let od současnosti), které v některých letech mohou protnout dráhu Země, je možné pozorovat výrazné výkyvy v aktivitě roje. Běžná korigovaná hodinová frekvence roje tak dosahuje 70-100 meteorů, v některých příznivých letech mohou frekvence přesáhnout i 200 meteorů, jak je patrné z průběhu ZHR v roce 2014. Vzhledem k složitosti roje a úrovni našich znalostí o jeho minulosti pak tedy může být každý rok překvapivý a důležitý pro poznání tohoto netypického meteorického roje.

Aktivita Kvadrantid a podmínky pozorování v roce 2016

Jak již bylo výše zmíněno, velmi důležitým faktorem pro úspěšné pozorování Kvadrantid je příznivě položená doba maxima meteorického roje, případně také minimální rušení pozorování Měsícem. Meteorický roj Kvadrantid má nejvyšší zastoupení jasných meteorů ze známých rojů, dokonce vyšší než Geminidy nebo Perseidy. V praxi to v případě tohoto roje ovšem znamená, že zastoupení velmi jasných meteorů (bolidů) je poměrně nízké, většina meteorů se nachází v rozmezí jasností -2^mag až +2^mag, zastoupení slabých meteorů kolem +4^mag je pak nízké. Radiant meteorického roje prochází mezi 18h a 22h SEČ spodní kulminací, jeho výška kolem 20h SEČ je zhruba 8° a je tedy možné spatřit pouze 10 % meteorů z aktuální celkové korigované hodinové frekvence. Odměnou za čekání jsou ovšem v této době meteory o délkách často přesahujících 100°. Výhodné podmínky pro pozorování nastávají od půlnoci SEČ do ranních hodin.

V roce 2016 se předpokládá hlavní maximum 4.1. v 9h SEČ, předpokládaná ZHR je 120 meteorů. Maximum nastává tedy v celkem příznivém čase pro pozorovatele ze střední Evropy, ovšem J. Vaubaillon na základě modelování drah částic uvolněných z mateřské tělesa 2003 EH1 uveřejnil předpoklad dřívějšího maxima, a to od 3.1. (23h SEČ) až do 4.1. (3h SEČ). V tomto případě by se jednalo o prakticky ideální čas maxima, velmi dobře pozorovatelný ze střední Evropy. Měsíc jeden den po poslední čtvrti vychází 4.1. v 1h49m SEČ, vzhledem k velikosti osvětlené části (0,326) nebude prakticky pozorování Kvadrantid rušit. Radiant Kvadrantid se nachází v severní části souhvězdí Pastevce (Bootes), poblíž hranice tohoto souhvězdí se souhvězdími Herkula (Hercules) a Draka (Draco), radiant roje má rovníkové souřadnice (RA/DE) 230,0^o/49,5^o. Meteory roje patří mezi středně rychlé, geocentrická rychlost částic roje je 41,4 km/s – rychlost částic je tedy o něco vyšší než v případě Geminid, ale výrazně nižší než v případě např. Perseid.

Kvadrantidy v databázi EDMOND

Databáze drah meteoroidů EDMOND (verze 5.02, 04/2015) obsahuje celkem 1972 drah, které patří podle katalogu IAU MDC meteorickému roji Kvadrantid (#010 QUA). Roj tak patří mezi 10 nejsilnějších meteorických rojů, které lze v databázi EDMOND nalézt. Na základě přiřazení drah s využitím Drummondova kritéria podobnosti drah s omezením D´< 0.1 bylo nalezeno 1537 drah, které odpovídají tomuto kritériu. První meteory, patřící tomuto roji, můžeme potkat již 23.12., poslední pak 16.1. Maximum roje nastává v ekliptikální délce Slunce 283,4^o (4.1. ve 14 SEČ) s poloměrem maxima 1,3 dne. Tento údaj je ovšem zkreslen tím, že se jedná o databázi z rozmezí let 2000-2015 a doba maxima tohoto roje se liší v průběhu jednotlivých let. Výsledné maximum je pak průměrem z jednotlivých let a poloměr maxima zde reprezentuje jeho posun v průběhu jednotlivých let pozorování. Skutečný poloměr maxima, stanovený zvlášť pro každý rok pozorování ukazuje hodnotu 0,24 dne, tedy necelých 6 hodin. Střední poloha radiantu v systému rovníkových souřadnice (RA/DE) je 230,2^o/49,5^o (+-1,8^o/+-1,0^o). Geocentrická rychlost částic roje v_g= 40,6+-0,9 km/s a velká poloosa střední dráhy roje a= 2,8 AU. Denní pohyb radiantu v rektascenci (dRA) je 0,9^o a denní pohyb v deklinaci (dDE) je -0,1^o.

Vícestaniční dráhy Kvadrantid v databázi EDMOND. Autor: Jakub Koukal	Radiant meteorického roje Kvadrantid z databáze EDMOND. Autor: Jakub Koukal

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Kalendář meteorických rojů 2016
[2] EDMOND Meteor Database
[3] IAU MDC #010 QUA