Vzdálená Eris je dvojčetem Pluta

ESO 042/ tisková zpráva

Astronomové přesně změřili průměr vzdálené trpasličí planety Eris, která při svém pohybu Sluneční soustavou zakryla slabou hvězdu. Úkaz byl pozorován na konci roku 2010 teleskopy v Chile včetně nového belgického dalekohledu TRAPPIST, který se nachází na observatoři La Silla. Měření ukázala, že Eris je, pokud jde o velikost, prakticky identickým dvojčetem Pluta. Povrch Eris odráží velké množství světla, což naznačuje, že by mohl být rovnoměrně pokrytý tenkou vrstvou ledu patrně vymrzlého z atmosféry. Výsledky byly zveřejněny 27. října 2011 v odborném časopise Nature.

V listopadu 2010 prošla vzdálená trpasličí planeta Eris před ještě vzdálenější slabou hvězdou při úkazu označovaném jako zákryt. V případě tohoto tělesa se jedná se o velmi zřídkavý a obtížně pozorovatelný jev, neboť poměrně malá Eris se nachází velmi daleko. Příští takový úkaz nastane v roce 2013. Zákryty umožňují provedení nejpřesnějších měření tvaru a velikosti vzdálených těles Sluneční soustavy a mnohdy se jedná o jediný způsob, jak tyto informace zjistit.

Zakrývaná hvězda byla nejprve identifikována na základě prohlídky snímků z dalekohledu MPG/ESO (2,2 m, Observatoř La Silla). Pozorování úkazu bylo pečlivě naplánováno a následně provedeno týmem astronomů z řady univerzit (mezi jinými z Francie, Belgie, Španělska a Brazílie), kteří mimo jiné použili dalekohled TRAPPIST [1] (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope, eso1023) nacházející se taktéž na observatoři La Silla.

„Pozorování zákrytů hvězd malými tělesy Sluneční soustavy za drahou planety Neptun vyžaduje vysokou přesnost a pečlivé plánování. Když pomineme možnost návštěvy kosmickou sondou, jedná se o vůbec nejlepší způsob, jak určit velikost Eris,“ vysvětluje vedoucí autor článku Bruno Sicardy.

Úkaz byl sledován na 26 stanovištích po celé zeměkouli, která se nacházela poblíž pásma, kudy procházel stín trpasličí planety. Na kampani se podílelo i několik dalekohledů na amatérských hvězdárnách. Pouze na dvou stanovištích (obě se nacházela v Chile) se však podařilo úkaz opravdu pozorovat. Jedním z úspěšných dalekohledů byl TRAPPIST (ESO, La Silla), na druhém stanovišti v San Pedro de Atacama pracovala hned dvojice přístrojů [2]. Všechny tři dalekohledy detekovaly náhlý pokles jasnosti hvězdy, jakmile Eris vstoupila do cesty jejím paprskům. 

Dvojice pozorování z různých míst v Chile ukázala, že Eris je téměř kulové těleso. Provedená měření umožňují přesné určení tvaru a velikosti objektu, pokud nedochází ke zkreslení výsledku přítomností vysokých pohoří. Výskyt takových útvarů je však na tomto typu ledových těles velmi nepravděpodobný.   

Eris byla poprvé pozorována v roce 2005. Její objev byl jedním z impulsů pro vytvoření nové kategorie objektů Sluneční soustavy označovaných jako 'trpasličí planety‘ a zároveň k zařazení původně planety Pluto do této skupiny (v roce 2006). Eris se v současnosti nachází třikrát dále od Slunce než Pluto.

Zatímco dřívější pozorování využívající jiné metody naznačovala, že Eris je s odhadovaným průměrem 3000 km o 25 % větší než Pluto, nová studie ukazuje, že tyto dva objekty jsou v podstatě stejně velké. Průměr Eris byl nově stanoven na 2326 km s chybou jen 12 km. To znamená, že její velikost je v současnosti známa s větší přesností než v případě Pluta, jehož průměr je odhadován na 2 300 – 2 400 km. Příčinou toho je atmosféra Pluta, která při zákrytu znemožňuje přesně identifikovat okraj tělesa.

K odhadu hmotnosti trpasličí planety Eris byl použit pohyb jejího přirozeného satelitu Dysnomia [3]. Podle tohoto měření je Eris o 27 % hmotnější než Pluto [4], což v kombinaci se známým průměrem dává střední hustotu tělesa 2,52 g/cm³ [5].

„Takto vysoká hustota znamená, že Eris je pravděpodobně velké kamenné těleso pokryté relativně tenkou vrstvou ledu,“ upozorňuje spoluautor studie Emmanuel Jehin [6].
 
Ukazuje se, že povrch Eris odráží velké množství (až 96 %) dopadajícího slunečního záření; její 'albedo‘ ve viditelné oblasti je tedy 0,96 [7]. To je dokonce více, než má čerstvě napadaný sníh na Zemi, což z Eris dělá objekt s dosud největší odrazivostí ve Slunceční soustavě (společně se Saturnovým měsícem Enceladem). Jasně bílý povrch Eris je nejpravděpodobněji potažen směsí zmrzlého ledu s dusíkem a metanem – jak naznačuje spektrum tělesa – a to ve velmi tenké vysoce odrazné vrstvě o tloušťce menší než jeden milimetr.      
 
"Tato vrstvička ledů by mohla být výsledkem ukládání dusíku a metanu, který ve formě námrazy usedá na povrch Eris při vzdalování tělesa od Slunce do chladnějšího prostředí,“ dodává Jehin. Led se může opět změnit na plyn při přibližování Eris do přísluní ve vzdálenosti 5,7 miliard km od Slunce.

Nové výsledky také umožnily provést nová měření povrchové teploty této trpasličí planety. Odhady ukazují, že na polokouli přivrácené ke Slunci teplota dosahuje maximálně -238° C. Na odvrácené straně je to samozřejmě ještě méně.

“Je neuvěřitelné, jak mnoho informací můžeme získat relativně malými dalekohledy o tak vzdáleném a malém objektu jako je Eris při pozorování jejího přechodu přes vzdálenou hvězdu. Pět let po vytvoření nové kategorie objektů Sluneční soustavy – trpasličích planet – se konečně dozvídáme podrobnosti o jednom ze ‚zakládajících členů‘ této skupiny,“ uzavírá Bruno Sicardy.

Zdroj

Poznámky

[1] TRAPPIST je jedním z posledních dalekohledů instalovaných na observatoři La Silla. Jedná se o teleskop se zrcadlem o průměru 0,6 m slavnostně zprovozněný v červnu 2010, který je určen především k výzkumu exoplanet a komet. Dalekohled je projektem  financovaným Belgian Fund for Scientific Research (FRS-FNRS) ve spolupráci se Swiss National Science Foundation a je ovládán z Liège.

[2] Caisey Harlingten a dalekohledy ASH2.

[3] Eris  je řecká bohyně sporů, rivality a válek. Dysnomia byla dcerou Eris a bohyní křivdy.

[4] Hmotnost Eris je 1,6 x 10²² kg, což je asi 22 % hmotnosti Měsíce.

[5] Pro srovnání, hustota Měsíce je asi 3,5 g/cm³ a hustota vody 1,0 g/cm³.

[6] Střední hustota Eris ukazuje, že těleso je složeno převážně z kamene (85 %) s malým podílem ledu (15 %). Voda tvoří pravděpodobně 100 km silnou vrstvu, která obklopuje velké kamenné jádro. Tato silná vrstva převážně vodního ledu by neměla být zaměňována s velmi tenkou vrstvičkou zmrzlé atmosféry ležící na samém povrchu Eris, která jí dodává vysokou odrazivost.

[7] Albedo objektu představuje podíl světla, které na povrch dopadá a je odraženo zpět do vesmíru (místo aby bylo pohlceno). Albedo 1 odpovídá dokonale odraznému bílému povrchu, zatímco albedo 0 má absolutně černé těleso. Pro srovnání odrazivost povrchu Měsíce je asi 0,136.

Další informace

Výzkum byl prezentován v odborném časopise Nature, v čísle z 27. října 2011.

Složení týmu:

B. Sicardy (LESIA-Observatoire de Paris (OBSPM), CNRS, Université Pierre et Marie Curie (UPMC), Université Paris-Diderot (Paris 7), Institut Universitaire de Francie (IUF), Francie) , J. L. Ortiz (Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC), Španělsko), M. Assafin (Observatório do Valongo/UFRJ (OV/UFRJ), Brazílie), E. Jehin (Institut d'Astrophysique de I'Université de Liège (IAGL), Belgie), A. Maury (San Pedro de Atacama Celestial Explorations, Chile), E. Lellouch (LESIA, CNRS, UPMC, Paris 7), R. Gil Hutton ( Complejo Astronómico El Leoncito (CASLEO) and San Juan National University, Argentina), F. Braga-Ribas (LESIA, CNRS, UPMC, Paris 7, France, and Observatório Nacional/MCT (ON/MCT), Brazílie), F. Colas (OBSPM, IMCCE, UPMC, CNRS, France), D. Hestroffer (OBSPM, IMCCE, UPMC, CNRS, France), J. Lecacheux (LESIA-OBSPM, CNRS, UPMC, Paris 7, IUF, France), F. Roques (LESIA-OBSPM, CNRS, UPMC, Paris 7, IUF, France), P. Santos Sanz (LESIA-OBSPM, CNRS, UPMC, Paris 7, IUF, France), T. Widemann (LESIA-OBSPM, CNRS, UPMC, Paris 7, IUF, France), N. Morales (CSIC, Španělsko), R. Duffard (CSIC, Španělsko), A. Thirouin (CSIC, Španělsko), A. J. Castro-Tirado (CSIC, Španělsko), M. Jelínek (CSIC, Španělsko), P. Kubánek (CSIC, Španělsko), A. Sota (CSIC, Španělsko), R. Sánchez-Ramírez (CSIC, Španělsko), A. H. Andrei (OV/UFRJ, ON/MCT, Brazílie), J. I. B. Camargo (OV/UFRJ, ON/MCT, Brazílie), D. N. da Silva Neto (ON/MCT, Centro Universitário Estadual da Zona Oeste (UEZO), Brazílie), A. Ramos Gomes Jr (OV/UFRJ, Brazílie), R. Vieira Martins (OV/UFRJ, ON/MCT, Brazílie, OBSPM, IMCCE, UPMC, CNRS, France), M. Gillon (IAGL, Belgie), J. Manfroid (IAGL, Belgie), G. P. Tozzi (INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italy), C. Harlingten (Caisey Harlingten Observatory, UK), S. Saravia (San Pedro de Atacama Celestial Explorations, Chile), R. Behrend (Observatoire de Genève, Switzerland), S. Mottola (DLR – German Aerospace Center, Germany), E. García Melendo (Fundació Privada Observatori Esteve Duran, Institut de Ciències de I'Espai (CSIC-IEEC), Španělsko), V. Peris ( Observatori Astronòmic, Universitat de València (OAUV), Španělsko), J. Fabregat (OAUV, Španělsko), J. M. Madiedo ( Universidad de Huelva, Facultad de Ciencias Experimentales, Španělsko), L. Cuesta (Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), Španělsko), M. T. Eibe (CSIC-INTA, Španělsko), A. Ullán (CSIC-INTA, Španělsko), F. Organero ( Observatorio astronómico de La Hita, Španělsko), S. Pastor (Observatorio de la Murta, Španělsko), J. A. de los Reyes (Observatorio de la Murta, Španělsko), S. Pedraz (Calar Alto Observatory, Centro Astronómico Hispano Alemán, Španělsko), A. Castro (Sociedad Astronómica Malagueña, Centro Cultural José María Gutiérrez Romero, Španělsko), I. de la Cueva (Astroimagen, Španělsko), G. Muler (Observatorio Nazaret, Španělsko), I. A. Steele (Liverpool JMU, UK), M. Cebrián (Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), Španělsko), P. Montañés-Rodríguez (IAC, Španělsko), A. Oscoz (IAC, Španělsko), D. Weaver (Observatório Astronomico Christus, Colégio Christus, Brazílie), C. Jacques (Observatório CEAMIG-REA, Brazílie), W. J. B. Corradi (Departamento de Física – Instituto de Ciências Exatas – Universidade Federal de Minas Gerais (ICEx–UFMG), Brazílie), F. P. Santos (Departamento de Física, ICEx–UFMG, Brazílie), W. Reis (Departamento de Física, ICEx–UFMG, Brazílie), A. Milone (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE-MCT), Brazílie), M. Emilio ( Universidade Estadual de Ponta Grossa, O.A. – DEGEO, Brazílie), L. Gutiérrez (Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Mexico), R. Vázquez (Instituto de Astronomía, UNAM, Mexico) & H. Hernández-Toledo (Instituto de Astronomía, UNAM, Mexico).

ESO (Evropská jižní observatoř) je hlavní mezinárodní astronomickou organizací Evropy a patří k nejproduktivnějším astronomickým observatořím světa. Je podporována 15 členskými státy, kterými jsou: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemí, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. ESO má za cíl vývoj, konstrukci a provoz výkonných pozemních astronomických zařízení, která umožní významné vědecké objevy. ESO také hraje přední roli při propagaci a organizaci mezinárodní spolupráce na poli astronomického výzkumu. ESO v současnosti provozuje tři observatoře světově úrovně: La Silla, Paranal a Chajnantor, které se nacházejí na poušti Atacama v Chile. Na Paranalu se nachází VLT (Very Large Telescope = Velmi velký dalekohled) – nejvyspělejší pozemní dalekohled pracující ve viditelném světle a VISTA, největší přehlídkový dalekohled pro infračervenou oblast na světě. Zároveň je ESO evropským zástupcem největšího astronomického projektu všech dob – teleskopu ALMA budovaného na planině Chajnantor. V současnosti ESO plánuje výstavbu Evropského extrémně velkého dalekohledu (E-ELT), který bude mít průměr primárního zrcadla 40 metrů. Měl by pracovat v infračerveném i viditelném oboru záření a stane se největším dalekohledem světa.

Odkazy

• snímky La Silla
• článek o dalekohledu TRAPPIST (ESO Messenger, 2011, září)
• webová stránka TRAPPIST

Kontakty

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

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

Bruno Sicardy; LESIA-Observatoire de Paris, CNRS, Université Pierre et Marie Curie; Paris, France; Tel: +33 (0)1 45 07 71 15; Cell: +33 (0)6 19 41 26 15; Email: bruno.sicardy@obspm.fr

Emmanuel Jehin; Institut d'Astrophysique de I'Université de Liège, Liège, Belgium; Tel: +32 (0)4 3669726; Email: ejehin@ulg.ac.be

Richard Hook; ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer; Garching bei München, Germany; Tel: +49 89 3200 6655; Cell: +49 151 1537 3591; Email: rhook@eso.org