Srážka Země s tělesem nad Čeljabinskem

 

V aktuálním článku badatelé zpřesňují dráhu a rychlost tělesa a studují jeho brzdění a rozpady v atmosféře a také vývoj prachové stopy, která v ní po průletu bolidu zůstala. Ukázalo se, že upřesněná dráha ve Sluneční soustavě je velmi podobná dráze planetky 86039 (1999 NC43) – velké blízkozemní planetky o průměru přes dva kilometry. Ve spolupráci s kanadskými astronomy (spoluautory článku) se prokázala jen nepatrná možnost (1 : 10 000), že blízká shoda dráhy s takto velkou planetkou je čistě náhodná. Je pravděpodobné, že čeljabinská planetka a planetka 86039 byly kdysi součástí jednoho tělesa.

Nový výpočet dráhy umožnily kalibrace 15 videozáznamů bolidu, které jsou volně přístupné na internetu. „Abychom z nich mohli určit přesnou dráhu, bylo třeba navštívit místa pořízení videí a vyfotografovat stejnou scénu znovu společně s noční oblohou posetou hvězdami. Většinu této klíčové práce provedl David Částek, který se 15. února nacházel na montáži v Korkinu poblíž Čeljabinsku a byl svědkem tlakové vlny, jež tuto oblast zasáhla a způsobila značné škody,“ vysvětluje vedoucí oddělení meziplanetární hmoty dr. Pavel Spurný, který s D. Částkem následně kalibrace provedl; na vyhledávání a lokalizaci vhodných videí a přípravě kalibrací se dále podíleli dr. Lukáš Shrbený z ASÚ a dr. Pavel Kalenda z Ústavu struktury a mechaniky hornin AV ČR.

 

 

Složitý výpočet dráhy provedl dr. Jiří Borovička z ASÚ: „Přesně určit dráhu, ale i rychlost a brždění tělesa v atmosféře bylo komplikované, protože jsme museli vzhledem k typu záznamů, které jsme měli k dispozici, použít ne zcela standardní postupy. Navíc těleso letělo po málo skloněné dráze, jejíž zaznamenaná délka byla dlouhá více jak 270 kilometrů,“ doplňuje dr. Borovička. Výsledné parametry dráhy se příliš neliší od předběžných ­výsledků z února, avšak nyní byla určena výrazně přesněji a spolehlivěji. Nově astronomové studovali i zakřivení dráhy vlivem zemské přitažlivosti a dráhy jednotlivých úlomků vzniklých po rozpadu planetky; dr. Borovička rozpady podrobněji modeloval na základě světelné křivky a brzdění bolidu. K lokalizaci rozpadů přispěla rovněž analýza časů příchodu zvukových vln na různá místa v Čeljabinsku a okolí, jak zaznamenala videa. Na zvukové analýze se podíleli dr. Kalenda a dr. Peter Brown z University of Western Ontario (UWO) v Kanadě. Ukázalo se, že čeljabinská planetka představovala poměrně křehké těleso, které se začalo rozpadat již ve výškách kolem 45 kilometrů nad zemí. Ve výši 30 kilometrů bylo již 95 % materiálu z původně asi 19 metrů velké planetky rozprášeno na prach nebo na drobné úlomky. Zbytek existoval ve formě asi 20 balvanů o rozměrech několika málo metrů, které se dále rozpadaly ve výškách 25–20 km. Na zemský povrch dopadla nepatrná část původní hmoty planetky, a to většinou ve formě drobných meteoritů. Přežil jen jeden velký, řádově stokilogramový úlomek. Výpočet potvrdil, že dopadl do jezera Čebarkul, do míst, kde se objevila osmimetrová díra v ledu. Úlomek, jehož hmotnost činí 650 kg, byl vytažen ze dna jezera 16. října; původní hmotnost planetky byla asi 12 tisíc tun a průměr 19 metrů. Příčinou její křehkosti bylo zřejmě množství prasklin vznik­lých při předchozích srážkách s jinými planetkami.

Největší ohlas zřejmě vzbudí pravděpodobná souvislost s planetkou 86039; dr. Paul Wiegert a dr. David Clark z UWO spočítali, že dráhy obou planetek se protínají a platilo to i v minulosti – přinejmenším po dobu několika tisíc let. Je tedy možné, že čeljabinskou planetku vyvrhla planetka 86039 při poměrně nedávné srážce (z hlediska stáří Sluneční soustavy) s jinou planetkou; při té mohla vzniknout i další tělesa na podobných drahách. Zda se tomu tak skutečně stalo, bude předmětem dalších výzkumů. Současně s uvedeným článkem vychází v Nature příspěvek Pětisetkilotunový výbuch nad Čeljabinskem a zvýšené nebezpečí od malých těles, jehož prvním autorem je Peter Brown; J. Borovička a P. Spurný jsou členy autorského kolektivu. Astronomové v článku spočítali, že energie výbuchu nad Čeljabinskem byla více než třicetkrát větší než energie hirošimské atomové bomby a že četnost srážek s tělesy o rozměru 10–50 metrů může být ve skutečnosti až desetkrát vyšší, než se dosud myslelo.

Zhruba ve stejné době vychází v časopise Science příspěvek od jiných autorů, který se věnuje stejnému tématu; uvedené tři články představují vrchol toho, co světová věda dosud k pádu planetky nad Čeljabinskem přinesla.

 

Foto: Archiv ASÚ AV ČR
Kalibrační fotografie s hvězdami, která slouží k určení polohy bolidu, byla pořízena ze stejného místa a ve stejném směru.
 

Toho dne došlo nad Uralem k pádu malé planetky, jež je největším zaznamenaným objektem, co zasáhl Zemi od tzv. Tunguzského meteoritu v roce 1908. Poprvé bylo těleso zachyceno na záznamech ve výšce 95 kilometrů nad zemským povrchem, kdy se jeho povrch zahřál natolik, že se intenzivně odpařoval. Horký plyn okolo tělesa zářil tak, že začal být viditelný i na světlé ranní obloze. Těleso se pohybovalo rychlostí 19 kilometrů za sekundu po dráze skloněné 17 stupňů k zemskému povrchu a jeho jas se neustále zvyšoval. Maximální jasnosti dosáhlo ve výšce 30 kilometrů nad zemí. V tu chvíli při pohledu z Čeljabinsku přesáhla jasnost bolidu třicetinásobně jasnost Slunce. Velká část původní hmoty tělesa se rozprášila a vytvořila dlouhou prachovou stopu, která zůstala viditelná kvůli nasvícení Sluncem desítky minut a postupně se rozptylovala.

Tlaková vlna vznikající nadzvukovým průletem kombinovaným s rozpady tělesa byla natolik silná, že rozbíjela okna a poničila některé budovy v Čeljabinsku a okolí. Pokud by těleso bylo pevnější, proniklo by do větší hloubky a způsobilo větší škody; pokud by sklon dráhy v atmosféře byl větší, účinky tlakové vlny by byly koncentrovány na menší území.

Čeljabinská planetka se ve dnech před dopadem promítala na oblohu do blízkosti Slunce (úhlová vzdálenost menší než 20 stupňů) a pozemskými přístroji ji tedy nešlo pozorovat a nemohla být před dopadem objevena. V dřívějších obdobích byla od Země příliš daleko, a tudíž velice slabá, aby ji současné dalekohledy spatřily.

 

Vybraný snímek z videa s bolidem (obrázek s vyznačenými orientačními objekty), který astronomové použili pro výpočty.

 

Celosvětovým úspěchem navázali astronomové z ASÚ na tradici započatou již v padesátých letech minulého století, kdy v Astronomickém ústavu ČSAV začalo systematické fotografické sledování meteorů nejprve ze dvou míst; později se program rozšířil na celé území tehdejšího Československa a vznikla první bolidová síť na světě, kterou založil dr. Zdeněk Ceplecha (viz AB 2/2010). První a světově unikátní výsledek přinesla 7. dubna 1959, kdy astronomové poprvé v historii fotografovali pád meteoritu a spočítali jeho dráhu ve Sluneční soustavě, v atmosféře Země i místo dopadu. Příbramské meteority se staly prvním případem tzv. „meteoritu s rodokmenem“ – tedy tělesem s přesně známou předsrážkovou dráhou ve Sluneční soustavě. Poprvé se tak přímo dokázalo, že meteority pochází z planetek. Od té doby si čeští astronomové drží v tomto oboru výsadní postavení ve světovém měřítku a podobný úspěch jako Příbram zopakovali ještě několikrát – jde například o meteority Neuschwanstein (2002) – dvojče meteoritů Příbram, meteority Morávka (2000; první denní bolid s rodokmenem), Benešov (1991, nález 2011; jako první meteorit s rodokmenem nalezený 20 let po pádu a navíc složený minimálně ze tří typů materiálu), dosud jediné meteority z jižní polokoule Bunburra Rockhole (2007; první achondrit, navíc z dráhy typu Aten) a Mason Gully (2010).