Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics) Číslo 33 – vyšlo 10. listopadu, ročník 4 (2006) © Copyright Aldebaran Group for Astrophysics Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno. ISSN: 1214-1674, Email: bulletin@aldebaran.cz

33/2006

Poslední opravdové planety III

Jakub Rozehnal

V tomto závěrečném pokračování našeho miniseriálu o posledních opravdových planetách se zaměříme na současné teorie vzniku planetárních systémů a na lidské úsilí při zkoumání periferních oblastí sluneční soustavy.

Kuiperův pás – oblast malých těles za drahou Neptunu. Vnitřní okraj pásu se nachází ve vzdálenosti asi 30 a vnější asi ve vzdálenosti 500 astronomických jednotek od Slunce. Je „položen“; do roviny ekliptiky. Dnes známe tisíce objektů Kupierova pásu a předpokládá se, že existuje přes 100 000 objektů s velikostí větší než 100 kilometrů. Průměry těles nepřesahují (až na ojedinělé výjimky) 400 km. Celková hmotnost všech těles se odhaduje na 0,1 hmotnosti Země. Nejznámějším tělesem Kuiperova pásu je Pluto. Oortův oblak – také Oortovo-Öpikovo mračno. Jedná se o jakousi zásobárnu kometárních jader, která se nachází ve vzdálenosti zhruba 20 000 až 100 000 astronomických jednotek od Slunce. Obsahuje velké množství nepravidelných těles s drahami o sklonech v rozmezí 0 až 90°. Jedná se většinou o slepence zmrzlých plynů, vodního ledu a úlomků hornin, které se dostávají do blízkosti Slunce vlivem gravitačních poruch. Jejich počet se odhaduje na jeden bilión při celkové hmotnosti do 10 Zemí. také Oortovo-Öpikovo mračno. Jedná se o jakousi zásobárnu kometárních jader, která se nachází ve vzdálenosti zhruba 20 000÷100 000 AU od Slunce. Obsahuje velké množství nepravidelných těles s drahami o sklonech v rozmezí 0°÷90°. Jedná se většinou o slepence zmrzlých plynů, vodního ledu a úlomků hornin, které se dostávají do blízkosti Slunce vlivem gravitačních poruch. Jejich počet se odhaduje na jeden bilión při celkové hmotnosti do 10 MZ. Pluto – spolu s Charonem tvoří trpasličí dvojplanetu v Kuiperově pásu, která patří do rodiny plutoidů. Do roku 2006 byl Pluto řazen konvenčně mezi planety. V blízkosti jsou čtyři menší měsíce Nix, Hydra, Kerberos a Styx. Pluto oběhne Slunce jednou za 248 pozemských let po protáhlé, eliptické dráze. Kolem vlastní osy se otáčí v opačném smyslu, než obíhá. Jeho povrch, kde je nejvíce zastoupen dusíkový a metanový led, dobře odráží světlo. Dráha Pluta je mimořádně excentrická, v některých obdobích je blíže ke Slunci než Neptun (1979–1999). Sklon dráhy k rovině ekliptiky je 17,1°. Sklon rotační osy od kolmice na rovinu dráhy je 122,5°. Pluto se, podobně jako Uran, odvaluje v rovině dráhy. New Horizons – americká sonda, která se vydala na cestu k Plutu v lednu 2006. Sonda byla vynesena raketou Atlas V551. Opuštění Zeměkoule bylo propočteno tak, aby sonda letěla nejprve k Jupiteru, který ji urychlil na cestu k Plutu. Po průletu kolem Pluta a Charónu v červenci 2015 mise pokračuje do oblasti dalších transneptunických těles v Kuiperově pásu.

Cesta ke kořenům

Studium vnějších obřích planet a těles Kuiperova pásuKuiperův pás – oblast malých těles za drahou Neptunu. Vnitřní okraj pásu se nachází ve vzdálenosti asi 30 a vnější asi ve vzdálenosti 500 astronomických jednotek od Slunce. Je „položen“; do roviny ekliptiky. Dnes známe tisíce objektů Kupierova pásu a předpokládá se, že existuje přes 100 000 objektů s velikostí větší než 100 kilometrů. Průměry těles nepřesahují (až na ojedinělé výjimky) 400 km. Celková hmotnost všech těles se odhaduje na 0,1 hmotnosti Země. Nejznámějším tělesem Kuiperova pásu je Pluto. je nesmírně důležité pro potvrzení teorií o vzniku našeho planetárního systému. UranUran – jedna ze čtyř obřích planet, sedmá planeta sluneční soustavy má charakteristický modrozelený nádech. Průměrná hvězdná velikost 5,5^m je na hranici viditelnosti lidským okem. Planeta má soustavu prstenců a kolem krouží rozsáhlý systém měsíců podobně jako u ostatních obřích planet. Kromě vodíku a helia obsahuje atmosféra také metan, způsobující namodralé zbarvení. Ve středu Uranu je jádro z hornin a železa. Rotační osa Uranu je vzhledem k rovině oběhu stočená na bok (98°), patrně díky střetu s jinou velkou planetou při vzniku sluneční soustavy. Rotace je diferenciální s periodou 16÷17 hodin. Rychlost větrů v atmosféře dosahuje až 600 km/h. Magnetická osa svírá s osou rotace úhel 59° a  je značně excentrická (prochází 8 000 km od středu planety). Magnetosféra je výrazná, intenzita pole je srovnatelná s intenzitou pole Země, ohon je zkroucen do tvaru vývrtky díky vlastní rotaci planety. s NeptunemNeptun – poslední z obřích planet. Podobně jako ostatní obří planety má prstence, rozsáhlou soustavu měsíců a pásovitou strukturu atmosféry s obřími víry – skvrnami. Neptun je téměř stejně velký jako Uran. Průměrná hvězdná velikost je 7,8^m, a proto nemůže být pozorován okem. Atmosféra má pásovitou strukturu, rotace je diferenciální s průměrnou periodou 19 hodin. Vlastní rotační perioda planety je 16 hodin, atmosféra tedy vzhledem k povrchu rotuje retrográdně. V atmosféře se nachází obří anticyklóny, například Malá a Velká temná skvrna. Atmosféra má zelenomodrou barvu, v horních vrstvách převládá vodík a helium. Modrozelené zabarvení je způsobeno stopami metanu. Rychlosti větru naměřené sondou Voyager 2 přesahují 2 000 km/h. Magnetické pole má dipólový charakter, osa je skloněna 47° vzhledem k rotační ose a posunutá od středu o 0,55 poloměru. se totiž nacházejí v takových oblastech sluneční soustavy, kde jsou díky velkým časovým dynamickým škálám a nízké počáteční hustotě hmoty nastaveny dosti nevhodné podmínky pro vznik těles s hmotností 15 – 17 násobku hmotnosti Země.

Numerické simulace vzniku planetárních systémů z posledních let ukazují na možnost vytvoření těchto planet v zóně mezi planetami JupiterJupiter – největší a nejhmotnější (1,9×10²⁷ kg) planeta Sluneční soustavy má plynokapalný charakter a chemické složení podobné Slunci. Se svými mnoha měsíci se Jupiter podobá jakési „sluneční soustavě“ v malém. Jupiter má, stejně jako všechny obří planety, soustavu prstenců. Rychlá rotace Jupiteru (s periodou 10 hodin) způsobuje vydouvání rovníkových vrstev a vznik pestře zbarvených pásů. Charakteristickým útvarem Jupiterovy atmosféry je Velká rudá skvrna, která je pozorována po několik století. Atmosféra obsahuje kromě vodíku a helia také metan, amoniak a vodní páry. Teplota pod oblaky směrem ke středu roste. Na vrcholcích mraků je −160 °C, o 60 km hlouběji je přibližně stejná teplota jako na Zemi. Proudy tekoucí v nitru (v kovovém vodíku) vytvářejí kolem Jupiteru silné dipólové magnetické pole. a SaturnSaturn – druhá největší planeta Sluneční soustavy. Je charakteristická dobře viditelným prstencem. Saturn je od Slunce desetkrát dále než Země, a proto je jeho teplota velmi nízká (−150 °C). Průměrná hustota planety 0,7 g·cm⁻³ je nejnižší z celé sluneční soustavy, dokonce nižší než hustota vody. Saturn patří k obřím planetám. Oběhne Slunce za 30 let, kolem vlastní osy se otočí za pouhých 10 hodin. Rychlá rotace způsobuje vznik pásů. V atmosféře jsou pozorovány velké žluté či bílé skvrny. Atmosféra je tvořena oblaky čpavku, vodíkem a heliem. V nitru je snad malé jádro z křemičitanů obklopené kovovým vodíkem. Vítr v atmosféře dosahuje rychlosti až 1 800 km/h. Magnetické pole má dipólový charakter s osou téměř rovnoběžnou s rotační osou.. Teprve poté, co Jupiter získal svůj plynný obal, byly tyto planety vymrštěny jeho gravitací na okraj sluneční soustavy.

Standardní teorie vzniku těles planetární hmotnosti akrecí z protoplanetárního disku vznik Uranu a Neptunu nepopisuje příliš přesvědčivě, neboť proces akrece planetezimál v prostředí s velmi nízkou hustotou a relativně malou centrální gravitací je v této vzdálenosti krajně neúčinný. Numerické simulace z let 1999 až 2001 [Levison, Fernandez a další] ukázaly, že v období prvních sta milionů let vývoje sluneční soustavy, tedy v době, kdy již byly finálně dotvořeny všechny terestrické planety, došlo ve vzdálenostech nad 20 AUAU – astronomická jednotka (Astronomical Unit), původně střední vzdálenost Země od Slunce, v roce 2012 ji IAU definovala jako 149 597 870 700 m přesně a změnila zkratku z AU na au. Astronomická jednotka se používá především pro určování vzdáleností ve sluneční soustavě, pro přibližné odhady postačí hodnota 150 milionů kilometrů. od Slunce jen k nepatrné akreci hmoty. Časové škály, potřebné ke vzniku planet rozměrů Uranu a Neptunu pak dokonce převyšují odhadovanou dobu existence sluneční soustavy.

Simulace vývoje hlavní poloosy dráhy (silně), perihélia (slabě) a afélia (tečkovaně) čtyř protoplanet s počáteční hmotností 10 M_Z a počáteční polohou 5÷10 AUAU – astronomická jednotka (Astronomical Unit), původně střední vzdálenost Země od Slunce, v roce 2012 ji IAU definovala jako 149 597 870 700 m přesně a změnila zkratku z AU na au. Astronomická jednotka se používá především pro určování vzdáleností ve sluneční soustavě, pro přibližné odhady postačí hodnota 150 milionů kilometrů. od Slunce. Konečná podoba simulace ukazuje překvapivou shodu s dnešní podobou sluneční soustavy. JupiterJupiter – největší a nejhmotnější (1,9×10²⁷ kg) planeta Sluneční soustavy má plynokapalný charakter a chemické složení podobné Slunci. Se svými mnoha měsíci se Jupiter podobá jakési „sluneční soustavě“ v malém. Jupiter má, stejně jako všechny obří planety, soustavu prstenců. Rychlá rotace Jupiteru (s periodou 10 hodin) způsobuje vydouvání rovníkových vrstev a vznik pestře zbarvených pásů. Charakteristickým útvarem Jupiterovy atmosféry je Velká rudá skvrna, která je pozorována po několik století. Atmosféra obsahuje kromě vodíku a helia také metan, amoniak a vodní páry. Teplota pod oblaky směrem ke středu roste. Na vrcholcích mraků je −160 °C, o 60 km hlouběji je přibližně stejná teplota jako na Zemi. Proudy tekoucí v nitru (v kovovém vodíku) vytvářejí kolem Jupiteru silné dipólové magnetické pole. je značen černě, SaturnSaturn – druhá největší planeta Sluneční soustavy. Je charakteristická dobře viditelným prstencem. Saturn je od Slunce desetkrát dále než Země, a proto je jeho teplota velmi nízká (−150 °C). Průměrná hustota planety 0,7 g·cm⁻³ je nejnižší z celé sluneční soustavy, dokonce nižší než hustota vody. Saturn patří k obřím planetám. Oběhne Slunce za 30 let, kolem vlastní osy se otočí za pouhých 10 hodin. Rychlá rotace způsobuje vznik pásů. V atmosféře jsou pozorovány velké žluté či bílé skvrny. Atmosféra je tvořena oblaky čpavku, vodíkem a heliem. V nitru je snad malé jádro z křemičitanů obklopené kovovým vodíkem. Vítr v atmosféře dosahuje rychlosti až 1 800 km/h. Magnetické pole má dipólový charakter s osou téměř rovnoběžnou s rotační osou. modře, Uran Uran – jedna ze čtyř obřích planet, sedmá planeta sluneční soustavy má charakteristický modrozelený nádech. Průměrná hvězdná velikost 5,5^m je na hranici viditelnosti lidským okem. Planeta má soustavu prstenců a kolem krouží rozsáhlý systém měsíců podobně jako u ostatních obřích planet. Kromě vodíku a helia obsahuje atmosféra také metan, způsobující namodralé zbarvení. Ve středu Uranu je jádro z hornin a železa. Rotační osa Uranu je vzhledem k rovině oběhu stočená na bok (98°), patrně díky střetu s jinou velkou planetou při vzniku sluneční soustavy. Rotace je diferenciální s periodou 16÷17 hodin. Rychlost větrů v atmosféře dosahuje až 600 km/h. Magnetická osa svírá s osou rotace úhel 59° a  je značně excentrická (prochází 8 000 km od středu planety). Magnetosféra je výrazná, intenzita pole je srovnatelná s intenzitou pole Země, ohon je zkroucen do tvaru vývrtky díky vlastní rotaci planety. zeleně a NeptunNeptun – poslední z obřích planet. Podobně jako ostatní obří planety má prstence, rozsáhlou soustavu měsíců a pásovitou strukturu atmosféry s obřími víry – skvrnami. Neptun je téměř stejně velký jako Uran. Průměrná hvězdná velikost je 7,8^m, a proto nemůže být pozorován okem. Atmosféra má pásovitou strukturu, rotace je diferenciální s průměrnou periodou 19 hodin. Vlastní rotační perioda planety je 16 hodin, atmosféra tedy vzhledem k povrchu rotuje retrográdně. V atmosféře se nachází obří anticyklóny, například Malá a Velká temná skvrna. Atmosféra má zelenomodrou barvu, v horních vrstvách převládá vodík a helium. Modrozelené zabarvení je způsobeno stopami metanu. Rychlosti větru naměřené sondou Voyager 2 přesahují 2 000 km/h. Magnetické pole má dipólový charakter, osa je skloněna 47° vzhledem k rotační ose a posunutá od středu o 0,55 poloměru. červeně.

Výsledky osmi setů simulací vývoje v časové škále 5×10⁶ let (B–G), respektive 10⁷ let (A, H). Na vodorovné ose je vynesena velká poloosa, na svislé excentricita. Pozoruhodné jsou velmi podobné výsledné vzdálenosti velkých planet a jejich srovnání se skutečností. Dále si lze všimnout chybějících malých těles s vyšší excentricitou za hranicí 30 AUAU – astronomická jednotka (Astronomical Unit), původně střední vzdálenost Země od Slunce, v roce 2012 ji IAU definovala jako 149 597 870 700 m přesně a změnila zkratku z AU na au. Astronomická jednotka se používá především pro určování vzdáleností ve sluneční soustavě, pro přibližné odhady postačí hodnota 150 milionů kilometrů. – ta byla většinou „pochytána“ nejvzdálenější planetou, neboť jejich perihélium leželo ve vzdálenosti její hlavní poloosy.

Výsledkem provedených simulací byly až v polovině případů(!) konfigurace, které byly překvapivě podobné současnému uspořádání sluneční soustavy. Ukazovaly vznik čtyř až šesti zárodků planet o hmotnosti 10 Zemí a vyšší, z nichž se posléze jedno až dvě staly dominantními. Jejich gravitací byla pak zbylá tělesa vymrštěna na vyšší eliptické dráhy, odkud vlivem dynamického tření v protoplanetárním disku posléze přešla na víceméně kruhové orbity.

Přiznejme ovšem, že simulace mohou vycházet z dosti odlišných počátečních podmínek, které nejsou doposud přesně stanoveny. Shodu všech evolučních teorií planetárních systémů nenajdeme ani v tak zásadní věci, jako je nutný předpoklad existence pevného (kamenného) jádra, které způsobí následnou gravitační akreci chladných plynů. Zatímco teorie vznikající v sedmdesátých letech minulého století předpokládaly pro vznik Jupiteru a Saturnu existenci jader o 5÷10 násobku hmotnosti Země, studie z konce 20. století [např. Guillot, 1999] ukázaly, že ke vzniku obřích planet včetně Jupiteru mohlo dojít již v ranném období fragmentací zárodečného oblaku gravitačními nestabilitami. Numerické simulace vzniku těles na okraji sluneční soustavy vycházejí z dřívějších teorií a předpokládají přítomnost víceméně pevných jader Jupiteru a Saturnu o velikosti 10ti násobku hmotnosti Země. Otázkou ovšem je, proč tak hmotná tělesa vznikla v odlehlejších partiích protoplanetárního disku, tedy v místech s mnohem nižší hustotou (co do počtu částic na objemovou jednotku) než v blízkosti centrální hvězdy. Jedním ze spouštěcích mechanismů kondenzace obřích jader je zřejmě přítomnost „sněžné čáry“, tedy jakési přirozené hranice, za kterou dochází ke krystalizaci vodního ledu z vodních par. Právě difúze vodních par z nitra protoplanetárního disku a jejich následné vymrzání na prachových kondenzačních jádrech může vést k prudkému nárůstu lokální hustoty v okolí hranice 5 AU, tedy ve vzdálenosti planety Jupiter [Stevenson, 1988].

Fáze vniku planety lze rozdělit na základní tři etapy: V první fázi hmotnost pevného jádra narůstá do chvíle, kdy těleso „vyčistí“ své nejbližší okolí. Ve druhé fázi je již nárůst hmotnosti mnohem pomalejší, a nad zachytáváním pevných částic z okolí začíná postupně převládat akrece plynů. Po čase (v řádu několika milionů let) je již množství plynu a pevných částí v planetě v rovnováze. Poté nastupuje třetí fáze, během které dojde v průběhu řádu stovek tisíců let k akreci zbylých plynů. Vzhledem k tomu, že v hustších částech disku dochází k akreci rychleji, zdá se velmi pravděpodobné, že v případě sluneční soustavy nejrychleji vznikala planeta Jupiter, což by vysvětlovalo její dominantní postavení, díky kterému stačili její „rivalové“ pochytat až řádově menší množství plynu.

Při rychlém nárůstu hmotnosti dominantní planety dojde k několikanásobnému rozšíření tzv. Hillova poloměru (oblasti, ve které jsou dráhy těles pod daným poloměrem stabilní vůči okolním objektům). Gravitační perturbace drah okolních protoplanet jsou proto velmi pravděpodobné, a tato tělesa se dostanou na dosti excentrické dráhy, které nakonec vyústí ve vyvržení těchto těles za dráhy Jupiteru a Saturnu, kde dojde ke kontaktu s akrečně méně vyvinutými částmi disku, sestávajícími z relativně velkého množství málo hmotných těles. Jejich působením na těleso s vysoce excentrickou dráhou dochází k efektu dynamického gravitačního tření, díky kterému se dráha vyvržených těles postupně „zakulatí“.

Gravitační vypuzení protoplanet rozměrů plynných obrů z okolí Jupiteru je děj, který musí nutně zanechat silný otisk v dynamice okolního planetezimálního disku. Kuiperův pás je proto přirozeným místem, kam bychom měli zaměřit svou pozornost ve snaze najít důkaz pro popisovanou teorii.

Kuiperův pásKuiperův pás – oblast malých těles za drahou Neptunu. Vnitřní okraj pásu se nachází ve vzdálenosti asi 30 a vnější asi ve vzdálenosti 500 astronomických jednotek od Slunce. Je „položen“; do roviny ekliptiky. Dnes známe tisíce objektů Kupierova pásu a předpokládá se, že existuje přes 100 000 objektů s velikostí větší než 100 kilometrů. Průměry těles nepřesahují (až na ojedinělé výjimky) 400 km. Celková hmotnost všech těles se odhaduje na 0,1 hmotnosti Země. Nejznámějším tělesem Kuiperova pásu je Pluto. malých těles za drahou Neptunu

Kuiperův pásKuiperův pás – oblast malých těles za drahou Neptunu. Vnitřní okraj pásu se nachází ve vzdálenosti asi 30 a vnější asi ve vzdálenosti 500 astronomických jednotek od Slunce. Je „položen“; do roviny ekliptiky. Dnes známe tisíce objektů Kupierova pásu a předpokládá se, že existuje přes 100 000 objektů s velikostí větší než 100 kilometrů. Průměry těles nepřesahují (až na ojedinělé výjimky) 400 km. Celková hmotnost všech těles se odhaduje na 0,1 hmotnosti Země. Nejznámějším tělesem Kuiperova pásu je Pluto. spolu se vzdálenějším Oortovým oblakemOortův oblak – také Oortovo-Öpikovo mračno. Jedná se o jakousi zásobárnu kometárních jader, která se nachází ve vzdálenosti zhruba 20 000 až 100 000 astronomických jednotek od Slunce. Obsahuje velké množství nepravidelných těles s drahami o sklonech v rozmezí 0 až 90°. Jedná se většinou o slepence zmrzlých plynů, vodního ledu a úlomků hornin, které se dostávají do blízkosti Slunce vlivem gravitačních poruch. Jejich počet se odhaduje na jeden bilión při celkové hmotnosti do 10 Zemí. také Oortovo-Öpikovo mračno. Jedná se o jakousi zásobárnu kometárních jader, která se nachází ve vzdálenosti zhruba 20 000÷100 000 AU od Slunce. Obsahuje velké množství nepravidelných těles s drahami o sklonech v rozmezí 0°÷90°. Jedná se většinou o slepence zmrzlých plynů, vodního ledu a úlomků hornin, které se dostávají do blízkosti Slunce vlivem gravitačních poruch. Jejich počet se odhaduje na jeden bilión při celkové hmotnosti do 10 M_Z.: D. K. Yeoman (NASA/JPL)

V případě platnosti popsaného scénáře se musela tělesa v odlehlých částech disku, která byla dosud na víceméně kruhových drahách, dostat do oblasti gravitačního rušení vysoce excentrickým jádrem budoucího Uranu a zejména Neptunu. Právě gravitačním působením těchto velkých jader došlo k rozptýlení menších těles na dráhy s vysokou excentricitou. Pro podpoření této hypotézy by svědčil fakt, že mnoho „bližších“ těles Kuiperova pásuKuiperův pás – oblast malých těles za drahou Neptunu. Vnitřní okraj pásu se nachází ve vzdálenosti asi 30 a vnější asi ve vzdálenosti 500 astronomických jednotek od Slunce. Je „položen“; do roviny ekliptiky. Dnes známe tisíce objektů Kupierova pásu a předpokládá se, že existuje přes 100 000 objektů s velikostí větší než 100 kilometrů. Průměry těles nepřesahují (až na ojedinělé výjimky) 400 km. Celková hmotnost všech těles se odhaduje na 0,1 hmotnosti Země. Nejznámějším tělesem Kuiperova pásu je Pluto. obíhá v rezonanci 2:3 s Neptunem. Tímto způsobem však není možné vysvětlit vysoký sklon oběžných drah těchto těles za hranicí 40 AU. Podrobnější simulace ukázaly, že systém s charakteristikami Kuiperova pásu by mohl vzniknout například gravitačním působením planety s hmotností Uranu, obíhající na dráze s velkou poloosou 45 AU, excentricitou 0,25 a sklonem 25°, která by se v systému udržela alespoň několik milionů let a poté byla odmrštěna zcela mimo naši soustavu.

Konvenční pohled na vznik vzdálených plynných obrů – Uranu a Neptunu – klasickou akrecí plynu na kamenná jádra ve vzdálenostech dnešních oběžných drah těchto planet je tedy krajně nepravděpodobný. Numerické simulace ukázaly, že za drahou Saturnu nemohou v časově přijatelné škále (doba existence sluneční soustavy) vzniknout tělesa těžší desetinásobku hmotnosti Země.

V kontextu výše uvedeného je zajímavé měření poměrů deuteria a vodíku v atmosférách Uranu, Neptunu a některých komet. Obecně platí, že čím dále od Slunce těleso vznikalo, tím větší je u něho poměr D/H. Nedávná pozorování v infračervené oblasti spektra ukázala, že poměr D/H je u plynných obrů asi třikrát menší než u komet Halley, Hyakutake a Hale-Bopp. O těchto kometách a obecně tělesech Oortova oblakuOortův oblak – také Oortovo-Öpikovo mračno. Jedná se o jakousi zásobárnu kometárních jader, která se nachází ve vzdálenosti zhruba 20 000 až 100 000 astronomických jednotek od Slunce. Obsahuje velké množství nepravidelných těles s drahami o sklonech v rozmezí 0 až 90°. Jedná se většinou o slepence zmrzlých plynů, vodního ledu a úlomků hornin, které se dostávají do blízkosti Slunce vlivem gravitačních poruch. Jejich počet se odhaduje na jeden bilión při celkové hmotnosti do 10 Zemí. také Oortovo-Öpikovo mračno. Jedná se o jakousi zásobárnu kometárních jader, která se nachází ve vzdálenosti zhruba 20 000÷100 000 AU od Slunce. Obsahuje velké množství nepravidelných těles s drahami o sklonech v rozmezí 0°÷90°. Jedná se většinou o slepence zmrzlých plynů, vodního ledu a úlomků hornin, které se dostávají do blízkosti Slunce vlivem gravitačních poruch. Jejich počet se odhaduje na jeden bilión při celkové hmotnosti do 10 M_Z. se soudí, že pocházejí právě z oblastí, kde dnes obíhají planety Uran a Neptun. Nižší poměr D/H u Uranu a Neptunu tedy nezávisle podporuje domněnku, že obě planety vznikaly blíže ke Slunci, v dnešní oblasti mezi Jupiterem a Saturnem.

Kometa Hyakutake z roku 1996. Zdroj:  R. Scott, J. Orman

Nové obzory

V lednu 2006 nastoupila svou nejméně patnáctiletou pouť sonda New HorizonsNew Horizons – americká sonda, která se vydala na cestu k Plutu v lednu 2006. Sonda byla vynesena raketou Atlas V551. Opuštění Zeměkoule bylo propočteno tak, aby sonda letěla nejprve k Jupiteru, který ji urychlil na cestu k Plutu. Po průletu kolem Pluta a Charónu v červenci 2015 mise pokračuje do oblasti dalších transneptunických těles v Kuiperově pásu.. Do tohoto půl tuny vážícího přístroje za tři čtvrtě miliardy dolarů vkládáme mnoho nadějí, neboť cílem sondy je právě studium Kuiperova pásu, samozřejmě včetně jeho nejznámějšího zástupce – PlutaPluto – spolu s Charonem tvoří trpasličí dvojplanetu v Kuiperově pásu, která patří do rodiny plutoidů. Do roku 2006 byl Pluto řazen konvenčně mezi planety. V blízkosti jsou čtyři menší měsíce Nix, Hydra, Kerberos a Styx. Pluto oběhne Slunce jednou za 248 pozemských let po protáhlé, eliptické dráze. Kolem vlastní osy se otáčí v opačném smyslu, než obíhá. Jeho povrch, kde je nejvíce zastoupen dusíkový a metanový led, dobře odráží světlo. Dráha Pluta je mimořádně excentrická, v některých obdobích je blíže ke Slunci než Neptun (1979–1999). Sklon dráhy k rovině ekliptiky je 17,1°. Sklon rotační osy od kolmice na rovinu dráhy je 122,5°. Pluto se, podobně jako Uran, odvaluje v rovině dráhy.. Které další těleso sonda navštíví zatím není jasné a rozhodnuto bude v průběhu následujících let mj. na základě „zdravotního stavu“ sondy. Prvním cílem sondy je již obligátně planeta Jupiter, která sondě udělí dodatečné zrychlení o 4 km/s. První snímkování Pluta a Charonu je plánováno ze vzdálenosti kolem 100 milionů kilometrů, tedy asi 200 dní před průletem, ke kterému dojde ve vzdálenosti 9 600 km nad povrchem planety rychlostí okolo 14 km/s. Plánováno je snímkování jak ve viditelné oblasti spektra, tak v jeho blízké infračervené části s rozlišením až 60 metrů na pixel. Připraveny jsou samozřejmě i experimenty s UV spektrometrem, analyzátorem prachových částic a analyzátory magnetického pole a slunečního větru. Nelze než doufat, že přístroje sondy budou v dobré kondici – pak se jistě dočkáme odpovědí na mnohé otázky, které zde byly vyřčeny, ale prozatím zůstávají bez odpovědi.

Konec

Bonus

Animace „Sonda New Horizons“. Sonda New Horizons startovala k Plutu dne 19. 1. 2006. Byla vynesena raketou Atlas V551. Animace začíná oddělením sondy od třetího stupně nosné rakety tvořené motorem STAR 48B na pevné palivo. Opuštění Zeměkoule je propočteno tak, aby sonda byla nasměrována k Jupiteru. Následuje průlet kolem Jupiteru, který sondu urychlí na cestu k Plutu. Dále je znázorněn oběh Pluta a Charonu kolem Slunce – dráha těžiště soustavy je vyznačena světlou elipsou se Sluncem ve velmi vzdáleném ohnisku a obě tělesa krouží téměř kolmo na společnou oběžnou dráhu. V bližším přiblížení je vidět vázaná rotace obou těles. Sonda snímkuje Pluto dalekohledem LORRI. Následuje velmi rychlý průlet kolem Pluta a Charonu a sonda pokračuje do oblasti dalších transneptunických těles Kuiperova pásu.

Odkazy