Výzkumy v AsÚ AV ČR (19): Nejpřesněji určené parametry binární planetky
Studium asteroidů je jedním ze dvou hlavních proudů činnosti Oddělení meziplanetární hmoty AsÚ. Cílem výzkumu je mimo jiné zjistit o planetkách co možná nejvíce informací a to co možná nejpřesněji. To umožňuje zabývat se nejen samotnými tělesy, ale například sledovat i vývoj jejich drah, což je důležitým pozorovacím údajem pro studium různých negravitačních procesů, které ovlivňují pohyb těchto těles Sluneční soustavou. P. Scheirich vedl rozsáhlý mezinárodní tým, který si kladl za cíl co nejpřesněji popsat složky dvojplanetky 1996 FG3 a jejich vzájemný orbitální pohyb.
Blízkozemní planetka s označením (175706) 1996 FG3 byla objevena Robertem H. McNaughtem (mimochodem objevitelem také komety C/2006 P1 McNaught, která byla ozdobou jižní oblohy v roce 2007) z australské observatoře Siding Spring 24. března 1996. To, že jde ve skutečnosti o dvojplanetku, bylo odhaleno P. Pravcem (dalším z autorů představované práce) již o dva roky později. Planetka byla dále intenzivně sledována nejrůznějšími přístroji při šesti přiblíženích v letech 1996 až 2003, fotometrická data použitá v této práci tedy představují nejlepší dostupná měření pro blízkozemní dvojplanetku vůbec. Tato data jsou velmi vhodná pro studium vývoje vzájemného pohybu obou těles, na němž se podílí nejen vzájemné gravitační působení, ale také negravitační vlivy mající původ v nerovnoměrném ohřevu povrchů těchto těles. Navíc, studium tohoto tělesa je zajímavé i pro budoucí kosmonautiku, neboť těleso je ze Země relativně snadno dosažitelné změnou rychlosti o pouhých 5 km/s, což je s velkou rezervou v možnostech dnešní raketové techniky.
Dvojplanetka byla tedy pozorována varietou přístrojů zahrnujících i 3,5m i 36cm dalekohled, samozřejmě včetně 65cm dalekohledu v AsÚ Ondřejov. Fotometrie planetky byla získána celkově v 70 nocích. Surová data byla zpracována zcela standardními postupy a celkově vytvořila světelnou křivku, jež byla dále analyzována. Cílem bylo především najít co možná nejvěrnější model soustavy, který měřenou světelnou křivku dobře popíše. Ve výsledku se ukázalo jako nejvhodnější modelování dvěma jednoosými elipsoidy, neboť pokusy o přesnější rekonstrukce tvarů obou složek skončily nejednoznačně sadou odlišných modelů, které reprodukovaly světelnou křivku stejně dobře.
P. Scheirichovi a jeho kolegům se tedy podařilo stanovit jednak velikosti obou těles, ale především popsat jejich vzájemnou oběžnou trajektorii a to včetně experimentálních chyb, jejichž stanovení je stejně cenné jako určení hodnot hledaných parametrů. 1996 FG3 tedy vypadá jako typický zástupce rodiny blízkozemních binárů s jediným výjimečným parametrem, a tím je jeho taxonomické zařazení. Zatímco ostatní zástupci této skupiny asteroidů patří spíše mezi kamenné typy, 1996 FG3 je nejspíše složen z primitivního materiálu. Autoři však upozorňují, že výjimečnost tohoto tělesa může být pouze zdánlivá a že kvůli observační nedostatečnosti můžeme být klamáni výběrovým efektem.
Díky dlouhodobému pokrytí bylo možné v modelu vzájemného oběhu připustit i jeho vývoj v čase. Tento vývoj je v zásadě očekáván kvůli dvěma jevům: jednak kvůli slapovému působení a pak kvůli tzv. BYORP efektu. BYORP efekt je označením pro dlouhodobou změnu orbity sekundární komponenty v dvojplanetce s vázanou rotací kvůli jejímu zpožděnému tepelnému vyzařování. Tepelná setrvačnost povrchu působí jako „raketový motor“ a ovlivňuje orbitální rychlost sekundáru, čímž mění jeho oběžnou trajektorii.
Z teorie BYORP efektu je možné předpovědět velikost této změny a pozorovací materiál 1996 FG3 je výborným vzorkem pro otestování této předpovědi. Z měření se ukazuje, že realita a teorie nejsou v tomto případě zcela v souladu. Pro to však mají autoři práce vysvětlení vycházející z nedávno publikované hypotézy. BYORP a slapy totiž v zásadě působí proti sobě a může tedy nastat situace, kdy jsou tyto dva efekty v rovnováze. To by mohlo odpovídat situaci 1996 FG3, u níž drift trajektorie sekundáru předpovězený BYORPem není měřen. Pokud v systému skutečně došlo k ustavení zmíněné rovnováhy, je toho možné využít k určení charakteru nitra primární složky. Z provedených odhadů vyplývá, že primár 1996 FG3 nemůže být kompaktní těleso, ale nejspíše se jedná o hromadu suti (angl. Rubble-pile) „slepenou“ gravitací.
Některé důležité parametry popisující vzájemné slapové působení obou složek vypočtené z analýzy provedené P. Scheirichem a jeho týmem mají však nerealisticky malé hodnoty, což poukazuje na velmi rychlý slapový vývoj systému, mnohem rychlejší, než uvádějí teoretické předpovědi. Důvodem jsou možné nepřesnosti v teoretickém popisu slapového působení u nekompaktních těles, zejména proto, že slapové deformace u těchto těles nejspíše postrádají předpokládanou elasticitu. Autoři uzavírají, že případ 1996 FG3 volá pro předělání těchto teorií.
Reference: Scheirich P. a kol., The binary near-Earth Asteroid (175706) 1996 FG3 - An observational constraint on its orbital evolution, Icarus 245 (2015) 56-63, arXiv:1406.4677
Kontakt: Mgr. Peter Scheirich, Ph.D., petr.scheirich@gmail.com
Převzato z webu Astronomického ústavu AV ČR.