Negravitační jevy v dvojplanetkách měřitelně mění jejich dráhy

V jedné z posledních řad pak hrají svoji roli tzv. negravitační jevy, tedy silová působení jiného původu než gravitačního. Totéž, co platí pro Slunce, platí v menším i pro planety a kolem nich obíhající měsíce.

I jejich pohyby jsou řízeny především gravitací centrální planety, ale rušeny vlivy vnějšími, včetně těch negravitačních. Totéž samozřejmě platí pro gravitačně vázané páry nebo vícenásobné systémy mezi malými tělesy.

Související

Radek Chlup

Hvězda přežila setkání s černou dírou, obíhá ji…

Radek Chlup

Astronomové detekovali nový typ takzvané pavoučí…

Kolektiv autorů vedený Petrem Scheirichem z ASU (Astronomický ústav Akademie věd České republiky) studoval vzájemné oběžné dráhy dvou kilometrových blízkozemních dvouplanetek a našel důkazy pro jejich ovlivnění tzv. binárním YORP jevem. Práce ukazuje sílu moderních analytických technik, které jsou schopny změřit změnu trajektorie, která probíhá rychlostí několika centimetrů za rok.

Celá skupina negravitačních sil je způsobena tepelným zářením povrchu tělesa ohřátého Sluncem. Má-li povrch tělesa určitou tepelnou setrvačnost a těleso rotuje, je vyzařování nejintenzivnější v jiném směru, než je směr ke Slunci, z něhož se těleso ohřívá. Elektromagnetické záření má také určitou hybnost, takže toto opožděné vyzařování působí slabou ale trvalou reaktivní silou. Jako první byl uvažován tzv. Yarkovského jev, který mění velkou poloosu oběžné dráhy.

Obecnější YORP jev může měnit i rotační stav těles. No a konečně přišli vědci s BYORP jevem, tedy YORP jevem probíhajícím v binárním systému. Složitá výměna momentu hybnosti v dvojném systému nesymetrických těles může též mít měřitelný vliv na dynamiku těchto těles a měnit oběžné trajektorie, po nichž okolo sebe tato tělesa obíhají.

Důležitost negravitačních vlivů strmě klesá s rostoucí hmotností těles. Planety jsou negravitačními vlivy prakticky netknuty, stejně tak velké planetky (tedy alespoň na myslitelných časových škálách). Ovšem planetky kilometrové již patří do skupiny těles, u nichž mohou mít negravitační vlivy pozorovatelný vliv.

Důležitou třídou asteroidů jsou tzv. blízkozemní planetky, která se na své dráze dostávají nebezpečně blízko Zemi. U nich dává studium negravitačních jevů velký smysl, neboť to mohou být právě tyto jevy, které pomalu ale vytrvale posouvají dráhu planetky na kolizní kurz.

Moderní pozorovací kombajny dělají v neustálém sledování malých těles Sluneční soustavy bezvadnou službu. I díky nim dnes známe značné množství planetek, které systémem necestují osamoceně – dvoj- a více-planetky. V nedávné době byly dvojplanetky objeveny i v populaci planetek blízkozemních. Jejich dlouhodobé sledování je pak ideálním materiálem pro studium BYORP jevu.

V současnosti jsou mezi blízkozemními planetkami známy jen tři dvojplanetky, u nichž proběhl seriózní pokus o omezení teorie BYORP jevu pozorováními. První byla planetka 1996 FG3, studovaná před pěti roky Petrem Scheirichem z Oddělení meziplanetární hmoty ASU. O dalších dvou tělesech 1999 KW4 a 2001 SL9 pojednává představovaná práce, vedená Petrem Scheirichem.

Pro svůj výzkum využili autoři velmi bohatého pozorovacího materiálu pořízeného mezi roky 2000 a 2019 na několika světových observatořích, mezi nimiž figuroval i 65cm dalekohled ASU v Ondřejově. Pozorovací materiál byl zredukován standardními metodami a spojen do jednoho souboru. Světelnými křivkami obou těles byly proloženy dvouperiodické křivky, z nichž byly odhadnuty rotační periody primárních a sekundárních komponent. Autoři poté zkonstruovali geometrický model obou dvojplanetek.

Protože jejich tvary nejsou známy, autoři je modelovali pomocí trojosých elipsoidů a odvozovali jejich parametry ze světelných křivek. Program umožňoval fitem stanovit nejen parametry tvarových modelů, ale i vlastnosti jejich vzájemné dráhy, a to včetně možného časového vývoje střední anomálie s uvážením kvadratického členu. Pro planetku 1999 KW4 se podařilo nalézt unikátní řešení, v případě druhé, 2001 SL9, autoři nalezli řešení dvě, u nichž nebylo zřejmé, které z nich odpovídá skutečnosti.

1999 KW4 je přibližně 1,5kilometrové těleso se sekundární složkou s průměrem asi 420 m. Tělesa se obíhají ve vzdálenosti asi 2,5 km s periodou asi 17,5 hodiny. Z fitu vzájemné trajektorie vyplývá, že se tělesa od sebe vzdalují o 1,2 cm za rok. Naproti tomu 2001 SL9 je planetka s průměrem asi 730 metrů, obíhaná měsícem s rozměrem kolem 240 m. Tělesa vykonají vzájemný oběžný pohyb jednou za asi 16 hodin. Tělesa se k sobě přibližují, a to rychlostí buď 2,8 nebo 5,1 cm za rok, podle toho, které ze dvou řešení je skutečné.