Planeta s prstenem - nejen Saturn, ale i Jupiter má vlastní prstence

Nejen kolem Saturnu, ale i kolem Jupitera obíhá prstenec z rozmělněné hmoty – a je dokonce větší, než byste odhadovali. A co víc – prstence kolem sebe mají všechny velké (vnější) planety naší soustavy, některé jejich měsíce ...

... například Saturnův měsíc Rhea – a dokonce i některé asteroidy.

Kuřák Jupiter

Prstenec, který patří planetě Jupiter má průměr více než 640 000 km. Zatímco Saturnovy majestátní okrasa zdobí fotografie a je vidět i v menších hobby teleskopech, je prstenec Jupitera jemný éterický. Nejen že není vidět v malých dalekohledech, problémy s jeho zachycením měly i sondy, které kolem Jupitera prolétaly.
Když planetu minula v roce 1974 sonda Pioneer 11, proletěla přímo jeho prstencem. Nikdo s ním ale tehdy nepočítal a nikdo si ho nevyšiml. Teprve o pět let později byly prstence zaregistrovány sondou Voyager 1. Stalo se tak poté, co se Voyager ponořil do Jupiterova stínu. Jemné útvary byly při pohledu proti světlu daleko zřetelnější. Tato sonda ale sama nikdy prstenci neproletěla, to se poštěstilo až na počátku našeho tisíciletí sondě Galileo.

Schema Jupiterových prstenců. By NASA/JPL/Cornell University (http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA01623) [Public domain], via Wikimedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Jovian_Ring_System_PIA01623.jpg

Částečky, ze kterých se prstence skládají, mají jiný charakter než je tomu  u Saturnu. Jeho prstence jsou tvořeny menšími a většími kameny. Hmota, která se pohybuje kolem Jupitera je podobná spíše velice jemnému prachu. Rozměr částic je kolem tisíciny milimetru. Spíše než kamení se tak podobají cigaretovému kouři. Navíc mají velice malé albedo (schopnost odrážet světlo). Jsou téměř naprosto černé – mohou odrazit jen 5 % slunečního světla.

Za vším hledej ženu?

Zatímco se v Saturnově blízkosti nachází prstenec z rozmělněných asteroidů, musí být původ drobného, skoro až kouřového prachu kolem Jupitera úplně jiný. Díky měření sond, které kolem planety prolétaly, dnes víme, že se jedná o prach, vyražený z povrchu Jupiterových měsíců. Drobné meteority, které bombardují jejich povrch, z nich občas vyrazí i gejzír drobných částic. Kuřákem, který zásobuje prstence materiálem, tedy není sám Jupiter – jsou jím jeho souputnice.

Tři hlavní prstence

Jupiterovy prstence: Zdroj: von NASA/JPL/Cornell University (http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA01627) [Public domain], via Wikimedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:PIA01627_Ringe.jpg?uselang=de

Jeho hlavní prstenec (na obrázku znázorněný růžovou barvou) je planetě nejblíže. I když je nejintenzivnější , je silný jen zhruba 30 km. Vytvořil se z prachu měsíců Adrastea a Metis, které s tímto prstencem sousedí. Je rozprostřen ve vzdálenosti 1,72 – 1,80 poloměrů Jupitera (počítáno od centra obří planety). Za drahou měsíce Metis hustota prstence znatelně klesá.
Z vnější strany na něj navazují dva další prstence. Ty vznikly z prachu měsíců Amalthea (na obrázku nahoře je žlutý) a Thebe (zelený). Společný název pro oba dva objekty zní „Gossamer-prstence“. Vnitřní z nich, ten, který svým prachem zásobuje Amalthea, sahá do vzdálenosti 2,54 Jupiterova poloměru. Vnější prstenec dosahuje do vzdálenosti 3,1 poloměru planety.
Posledním z nich je vnější prstenec, který je jen velice řídký. Rotuje navíc obráceně než všechny ostatní. Je možné, že ho tvoří zachycený meziplanetární prach. Má průměr přes 640 000 km. Obíhá planetu pod úhlem 20 °.
Uvnitř hlavního prstence se vyskytuje obálka, tvořená zrníčky prachu, tzv. „halo“. Počítáno od centra planety, se nachází ve vzdálenosti 1,29 – 1,72 poloměrů Jupitera.
Při pozorování ve viditelném až přechodu do infračerveného světla jsou prstence načervenalé, vyjma vnitřního halo prstence, který vykazuje namodralou barvu až šedou.
Odhadovaná hmotnost veškerého materiálu v prstencích se pohybuje okolo (10)+16 kg včetně odhadu hmotnosti těles, které nejsou zatím pozorována, což odpovídá přibližně hmotnosti měsíce Adrastea. Stáří prstenců není známo, ale je teoreticky možné, že existují již od vzniku Jupiteru.

Obrázek: Jupiterovy prstence. Zdroj: zpracováno na základě NASA/JPL-Caltech (http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA00659) [Public domain], via Wikimedia Commons, https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1d/%D0%9A%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D1%86%D0%B0_%D0%AE%D0%BF%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0_-_Rings_of_Jupiter.jpg

Kam mizí Jupiterovy prstence?

Materiál prstenců je neustále doplňován díky neutuchajícím srážkám jeho měsíců s malými meteority. Bezpochyby se tak děje už velice dlouhou dobu – proč jsou tedy Jupiterovy prstence tak nepatrné a nezřetelné? Kam se poděl všechen materiál, který se uvolnil v průběhu miliard let?
Prach, který se uvolnil z povrchu Jupiterových měsíců skutečně nezůstane na jeho oběžné dráze navždy. Různé mechanismy mohou snížit jeho hybný impuls, takže začne pomalu klesat k povrchu planety, aby se jí jednoho dne nechal definitivně pohltit.
Jedním z těchto mechanismů je absorpce slunečního záření, jiným je reakce mezi částečkami prachu a elektricky nabitými částicemi v Jupiterově okolí. Prach vydrží v prstenci Jupitera jen zhruba 100 000 let. Prstence proto nikdy nezintenzivněly natolik, aby byly dobře vidět například v pozemských teleskopech.

Příště: Jupiter a jeho měsíce - tajemná Europa

-

Jupiter

Další planetou, kterou by potkal imaginární poutník Sluneční soustavou, je Jupiter. Pod vrstvou jeho mraků by se ale marně snažil přistát. Jupiter je podobný spíše hvězdě, než kamenným planetám. 

Obří planeta obíhá Slunce ve vzdálenosti 4,95 – 5,46 astronomických jednotek, nachází se tedy od Slunce zhruba pětkrát dále, než Země. Znaly ji už staré civilizace. Římané dali Jupiteru, který je hned po Venuši druhou nejjasnější planetou na naší obloze, jméno svého nejvyššího božstva. Když na něj v roce 1610 namířil Galileo Galilei svůj první dalekohled, objevil po stranách kotoučku planety malé tečky. Původně je považoval za hvězdy. Poté, co je nějakou dobu sledoval, však nabyl jistotu - nejen Země má svůj Měsíc, Jupiter jich vlastní hned několik. Pokud máte k dispozici menší teleskop nebo dobrý dalekohled, můžete si je prohlédnout na vlastní oči.
Z našeho pohledu se měsíce Jupitera nacházejí  na jedné přímce. Během oběhu planety se tedy střídavě ukazují po její pravé nebo levé straně.

Jupiterovy měsíce, jak je viděl i Galileo Galilei. Zdroj: Jan Sandberg (www.desert-astro.com) [Attribution], via Wikimedia Commons, https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7d/Jupiter-moons.jpg

Složení

Jupiter je v pořadí první z planet, které se vytvořily za sněžnou hranicí. Toto pomyslné pásmo je obohaceno o zmrzlé plyny, vytlačené zářením Slunce z vnitřního planetárního systému. Zároveň je v něm teplota natolik nízká, že si plyn udrží své pevné skupenství. Planety, které vznikají za sněžnou hranicí, mají tedy k dispozici oba druhy materiálu – jak pevné částečky prachu, tak plyn. Aby nebyla situace tak jednoduchá, vytváření různé plyny specifické sněžné hranice, které mohou mít i rozdílnou vzdálenost od centrální hvězdy.
V našem Slunečním systému to byl právě Jupiter, jemuž se podařilo nasbírat největší množství plynové a prachové hmoty. Je největší planetou, která obíhá Slunce. Vlastní tolik malých i větších měsíců, že bývá někdy s trochou nadsázky nazýván „planetární systém Jupiter“.

Porovnání velikosti Země a Jupitera. Zdroj: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Jupiter_Earth_Comparison.png?uselang=de

Jupiter nemá pevný povrch. Prakticky celá planeta se skládá z různých plynů, které s narůstající hloubkou přecházejí do kapalného stavu. Ve svém středu má s největší pravděpodobností pevné jádro. Jeho povrch je zbrázděn různobarevnými pásy a útvary, podobnými uragánům. Jedním z nich je známá „rudá skvrna“, která ovšem není jediným podivným jevem v Jupiterově atmosféře. Za jejich barvu může přítomnost aerosolů. Nejvrchnější vrstvou atmosféry probíhá ve východo-zápaním směru několik pásů. V těch světlých je nejspíš přítomen čpavkový led, ve tmavých najdeme spíše fosfor, síru a uhlíkové sloučeniny. Navzájem je oddělují oblasti, kde se atmosféra pohybuje vysokou rychlostí. Na jejích hranicích také vznikají uragány – pověstné skvrny. Ne všechny mají červenou barvu, tak, jako nejstarší pozorovaná Jupiterova skvrna. Většina z nich je spíše světlá (viz obrázek nahoře).
Směrem k pólům planety tyto aktivity klesají, takže u pólů samotných už nepozorujeme žádné znatelné struktury.

Schema vnitřní stavby Jupitera. Zdroj: von Image Credit: Lunar and Planetary Institute [Public domain], via Wikimedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gas_Giant_Interiors

Struktura

Jupiterova hmotnost se odhaduje na celkem 318 hmotností Země.
Ve vrstvách, které se nacházejí blízko povrchu, byl nalezen vodík a helium v hmotnostním poměru 75 % k 24 %. Na ostatní složky, jako je metan, čpavek  nebo kyslík, uhlík a síra připadá jen 1 %. Protože je molekula vodíku menší a lehčí než je tomu u helia, je objemový poměr trochu jiný – zhruba 90 % k 10 % ve prospěch vodíku.
Působením vysokého tlaku přechází v hlubších vrstvách vodík z plynného do kapalného skupenství. Přechod plynu do kapaliny je pozvolný a plynulý. Nedá se tedy vypozorovat přesná hranice mezi kapalinou a plynem. V hloubce, která odpovídá 78 % poloměru Jupitera, a ve kterém je látka pod obrovským tlakem (zhruba 300 000 000 atmosfér), přechází vodík do stavu, který se nazývá „kovový“.
Ve čtvrtinové vzdálenosti od centra planety se pak může nacházet kamenné jádro se zhruba 20-ti násobnou hmotností naší Země.

Počasí na Jupiteru

Rudá skvrna je spíše oranžová. Obrázek zachytila vesmírná sonda Voyager 1. Zdroj: By NASA (http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA00014) [Public domain], via Wikimedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Great_Red_Spot_From_Voyager_1.jpg
Nikoho nejspíš nepřekvapí, že obří planeta vykazuje také extrémní počasí.
Jakkoliv jsou naše pozemské uragány ničivé, ve srovnání s Jupiterovou tzv. „rudou skvrnou“ jsou to trpaslíci. Obří rudá skvrna byla pozorována už před 300 lety. Tvoří ji obří oválný anticyklón, který je dvakrát větší než naše Země a nachází se mezi dvěma oblačnými pásy na jižní polokouli.
 Další obrázek ukazuje vývoj rudé skvrny v průběhu několika desetiletí. Jupiterův povrch se neustále dynamicky mění, pásy vznikají a zanikají, stejně jako různě velké skvrny – uragány. Porovnáním snímků posledních let se ukazuje, že se rudá skvrna momentálně zmenšuje. Je to nejspíše následek interakce s ostatními skvrnami.  

Vývoj jupiterovy rudé skvrny. Zdroj: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/93/Evolution_of_GRS.jpg, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Evolution_of_GRS.jpg?uselang=de

Nové výzkumy našly na Jupiteru 70-letý klimatický cyklus Vznikají a zanikají v něm cyklóny, mění se povrchová struktura. V obdobích, kdy je na Jupiteru relativně málo cyklónových „skvrn“, může se teplota jeho pólů a rovníku lišit až o deset stupňů. V dobách, kdy se jeho atmosféra díky bouřím lépe promíchává, tento rozdíl klesá.

Magnetické pole a záření Jupitera

Jupiter vlastní obzvláště silné magnetické pole. Jeho chvost, který se nachází na Slunci odvrácené straně, sahá až k oběžné dráze Saturnu. Elektricky nabité částice, které se pohybují podél linií tohoto magnetického pole, tvoří (ve vzdálenosti zhruba 300 000 km od planety) životu nebezpečnou zónu. Je "nezdravá" také pro techniku, sondy, které se kolem Jupiter pohybují, se musí této oblasti vyhýbat.
Největší planeta naší soustavy emituje do svého okolí o 335 MW více záření, než ho dostává od Slunce (zhruba 500 MW) . Jeho zdrojem mohou být procesy v nitru Jupitera. K pozitivní bilanci může přispívat gravitační smršťování o zhruba 3 cm za rok, tak zvaný Kelvin-Helmholtzův mechanismus
Planeta Jupiter je kromě toho i silným zdrojem radiového a rentgenového záření. Objevil ho už v roce 1979 rentgenový satelit Einstein. Jak se ukázalo později, díky měření satelitu Chandra, je Jupiter navíc každých 45 minut zdrojem rentgenového pulsu o síle zhruba jednoho gigawatu. Oblast, ze které záření vychází, se nachází nedaleko severního pólu planety.
Polární záře patří i na naší domovské planetě k těm nejkrásnějším jevům, jaké na obloze pozorujeme. "Aurora" na Jupiteru pak musí být úžasným zážitkem: je dvojnásobně větší než celá Země a tisíckrát energetičtější. Zatímco je pozemská polární záře vyvolána pouze srážkami slunečního větru s vrchní částí atmosféry, je zdrojem iontů na Jupiteru také vulkanismus jeho nejbližšího měsíce Io. Vyvržený ionizovaný materiál je transportován podél magnetických linií až k Jupiteru, aby se tam spolupodílel na vzniku jeho "Aurory".

Příště: Planeta s prstenem - nejen Saturn, ale i Jupiter má vlastní prstence 

Objev gravitačních vln: „Bude levnější chleba?“

Padesát let po nich vědci pátrali. Před několika měsíci byly gravitační vlny jedním z pozemských detektorů skutečně zachyceny. Co si od nich vědci slibují?

Před sto lety je předpověděl Albert Einstein. Z rovnic jeho teorie vyplynulo, že hmota deformuje prostor, který se kolem ní nachází. Pokud se hmota pohybuje nestejnoměrně, je urychlována nebo zpomalována. V obou případech reaguje s prostorem kolem sebe – vytváří se vlny, které prostor deformují podobně, jako akustické vlny mění při svém pohybu hustotu vzduchu.

Už padesát let se vědci snaží o zachycení gravitačních vln. Povedlo se to poprvé loni na podzim. V polovině září zaznamenal experiment LIGO v USA zřetelný signál, který vznikl před 1,3 miliardami let při kolizi  dvou černých děr ve vzdálené galaxii. Povaha signálu naznačuje, že se nejednalo o supermasivní černé díry, které jsou součástí jader galaxií. Hmota obou objektů se odhaduje na 29a 36 hmotností Slunce.
Zachycené gravitační vlny po sto letech potvrzují další aspekt Einsteinovy teorie relativity. Jejich význam je ale daleko hlubší. Dá se srovnat s astronomickou revolucí, kterou přinesl objev prvního teleskopu.
 Chleba sice asi levnější nebude, rozhodně ne v dohledné době. Bude možná jednoho vzdáleného dne lehčí nebo těžší, pokud se lidstvo naučí gravitací manipulovat, můžeme říci s úsměvem.
Jaký je momentální a reálný přínos tohoto objevu? Co přesně nám přinese tento nový svět – svět gravitační astronomie?

Existence černých děr

Černé díry jsou velice hmotné objekty, které byly dodnes pouze logickou součástí důmyslných teorií.
 Jejich existence byla teorií předpokládána, předvídána a dokonce propočítána – díky jejich gravitačnímu vlivu na své okolí.
 Jejich existenci potvrzovala řada nepřímých pozorování . Odpovídaly mu pohyby hvězd, které se nacházejí blízko galaktického centra. Díky masivnímu gravitačnímu působení černých děr se tvořily tzv. „gravitační čočky“, které astronomie využívá k průzkumu velice vzdálených objektů. Přímo a jednoznačně se ale zatím černé díry nepodařilo pozorovat. Problém spočívá v našem přístupu k informacím o vesmíru. Zakládají se na identifikaci elektromagnetického záření  - světla, radiovln, rentgenového nebo gamazáření, apod.
Černá díra se ale (z principu věci) dá pozorovat jen velice špatně. V optické části spektra není vidět vůbec. Tyto objekty pozorujeme jen za specifických podmínek na jiných vlnových délkách.
Zachycením gravitačních vln, kterými černé díry při urychlení pohybu deformují časoprostor, se otevřely nové možnosti, nový „kanál“, kterým můžeme přijímat informace o vesmíru kolem nás. Pro pozorovaní černých děr to znamená, že lidstvo získalo první přímý důkaz jejich existence.

Pohyb rychlostí světla

Rychlost světla je v našem vesmíru limitující konstantní rychlostí. Odpovídá maximální rychlosti, kterou se může ve vesmíru pohybovat informace. Touha překonat ji, nebo jí alespoň dosáhnout, je věčným snem, kterého se lidstvo nejspíš v dohledné době nezbaví. Průzkum mechanismů, které k dosažení rychlosti světla vedou, bude mít jistě i v budoucnu vysokou prioritu. Pohybují se i gravitační vlny rychlostí světla? Odpověď na tuto otázku zatím nemáme, vědci na ní ale budou v nejbližší budoucnosti intenzivně pracovat.
Gravitační vlny, které byly zachyceny experimentem LIGO, byly výsledkem souhry náhod. Signál, který nikdo neočekával, byl detektorem identifikován během testovacího provozu. Vědci, obsluhující tento experiment, plánují cílený průzkum objektů, o nichž se domníváme, že vysílají gravitační vlny (tedy tělesa, která jsou momentálně urychlována nebo zpomalována). Budou pak porovnávat elektromagnetické signály, které objekt vyslal, s jeho gravitačními vlnami. Hlavně časová posloupnost jednotlivých pozorovaných jevů by měla dát odpověď na otázku, jak rychle se gravitační vlny vlastně pohybují.
Ale k čemu nám bude znalost rychlosti šíření gravitačních vln?
Analogicky k ostatním silám, které ve vesmíru pozorujeme, by měla být gravitace zprostředkovávána specifickým druhem částic. Dostaly jméno gravitony. Jejich vlastnosti jsou zatím neznámé – pokud se ale podaří definovat rychlost, kterou se gravitace šíří, budeme moci určit hmotnost gravitonů. Částice, které vlastní klidovou hmotnost, nemohou dosáhnout rychlosti světla. Pouze graviton, který klidovou hmotnost nemá,  by se  mohl touto limitující rychlostí pohybovat tak, jak to dělají fotony (částice, které zprostředkovávají elektromagnetickou sílu).

Vývoj vysoce precizní laserové techniky

Vedlejším produktem honby za gravitačními vlnami – je vylepšení techniky, kterou k ní vědci používají.
V minulosti se už mnohokrát ukázalo, že největšího technického rozvoje dosáhlo lidstvo tehdy, když mělo dostatek motivace. Motivací byly bohužel v minulosti nejčastěji různé konflikty a války. Pokud poskytne hledání gravitačních vln podobnou motivaci, je to podle mě možná největší okamžité a reálné pozitivum.

Důkaz kosmických strun

Kosmická struna je defekt vznikající pravděpodobně v raném vesmíru. Jde o tenkou velmi hustou trubici přibližně průměru protonu, která je buďto uzavřená nebo nekonečná. Uzavřené struny se mají tendenci vyzařovat ve formě gravitačních vln. Teorie říká, že se to bude moci pozorovat hlavně tehdy, když se tyto struny „nalomí“. Detektory jako LIGO nebo Virgo by měly umět takto vzniklé gravitační vlny objevit. Nebyl by to sice důkaz teorie strun, byl by to ale pokrok v oblasti základního výzkumu.
Vlastnosti neutronových hvězd
Neutronové hvězdy jsou pozůstatky explozí enormně masivních hvězd, které se v důsledku své obrovské gravitace zhroutily a zahustily natolik, že elektrony a protony jejich hmoty splynuly a vytvořily tak neutrony. Na jejich povrchu panuje extrémně silná gravitace, která z nich tvoří prakticky ideální koule. Přesto na jejich povrchu mohou existovat miniaturní „pohoří“, vysoká jen několik milimetrů. V souvislosti s vysokou rotační rychlostí neutronových hvězd by pak měly být tyto nerovnosti zdrojem gravitačních vln. Pokud neutronové hvězdy těmito vlnami odevzdávají část své energie, měla by se jejich rotace teoreticky zpomalovat. Zachycením jejich gravitačních vln a jejich analýzou se jistě podaří lepší náhled do fyziky těchto zvláštních hvězd.

Hvězdné exploze

Co způsobuje exploze hvězd? Zatímco se některé supermasivní hvězdy hroutí, kolabují a vytvářejí neutronové objekty, z jiných se stávají přímo černé díry. Počítačové simulace sice dokáží napodobit procesy, které v masivních hvězdách probíhají, nedokáží ale počítačový model přivést k explozi. Gravitační vlny slibují nalezení poslední části mozaiky, ze které se vývoj supertěžkých hvězd skládá. Díky jim budou moc vědci v budoucnu stávající modely vylepšit nebo zavrhnout.

Rozpínání vesmíru

Jak rychle se rozpíná náš vesmír? O tom, že k rozpínání vesmíru skutečně dochází, svědčí tzv. červený posuv u vzdálených objektů. Čím větší je vzdálenost mezi námi a těmito zdroji elektromagnetického záření, tím více je zdeformováno spektrum (rozložení jednotlivých komponent) jejich světla. Metoda, kterou konkrétní vzdálenost měříme, je založena na existenci specifického druhu supernov (typu 1a), díky kterým je možné vzdálenosti kalibrovat. Supernovy typu 1a mají totiž teoreticky identické vlastnosti. Platí to pro většinu z nich, bohužel ale ne pro všechny. Odchylky, které pak způsobují chybu v měření vzdáleností, by se mohly díky průzkumu gravitačních vln eieminovat. Gravitační vlny by se mohly stát nezávislým mediem a mohly by pomoci k přesnějšímu měření vesmírných vzdáleností. Stačily by k tomu dostatečně navzájem vzdálené detektory, které umožňují triangulaci (zaměření) zdroje gravitačních vln a z jejich síly vyplývající vzdálenost zdroje.
Od přesnějšího měření vzdáleností je pak už jen malý krok k přesnější definici rozpínání vesmíru.

Raný vesmír

Gravitační vlny by se mohly stát novým „kanálem“, díky kterému budou vědci moci nahlédnout do velice vzdálené minulosti vesmíru. Doposud bylo možno přímo pozorovat jen elektromagnetické záření, které se uvolnilo dlouho po Velkém Třesku. Díky gravitačním vlnám by se mohlo podařit přímo pozorovat následky inflační fáze – enormní expanze vesmíru, která probíhala krátce po jeho vzniku. Právě inflační fáze je jedna z nejtajemnějších jevů, které nám vesmír nabízí k prozkoumání. Rozpínání během ní probíhalo mnohonásobnou rychlostí světla a je důvodem, proč nikdy nemůžeme dohlédnout na konec vesmíru. Pozorujeme totiž vesmír pomocí světla – které je omezeno svou rychlostí, zatímco vesmír se kdysi rozpínal daleko vyšším tempem.

...?...
Velkou neznámou samozřejmě zůstávají všechny ostatní objevy, které si dnes neumíme představit.  Možná díky gravitačním vlnám objevíme nové jevy. Možná vypátráme podstatu temné hmoty, která se v našem vesmíru projevuje pouze svou gravitací.

Objev gravitačních vln otevřel dveře, kterými se nám možná povede vejít do vesmíru. Ta cesta bude nepochybně ještě dlouhá a kamenitá, zároveň ale už dnes svádí Neznámem a slibuje, že odhalí některá dosud nerozluštěná vesmírná tajemství.

Vědci poprvé zachytili gravitační vlny

Signál, na který čekali vědci téměř padesát let, a jehož zveřejnění včera nadchlo odborníky, byl zachycen už v září 2015. Paralelně ho zaregistrovaly oba LIGO-detektory v USA. 

Vědci objevili gravitační vlny, které způsobila vzdálená kolize dvou černých děr. Jev, který je vyvolal, se odehrál už před dlouhou dobou – obě černé díry se nacházejí ve vzdálenosti zhruba 1,3 miliardy světelných let. Jejich hmotnost se odhaduje na 29 a 36 hmotnosti Slunce. Splynuly do jedné větší s hmotností 62 sluncí. Zbylá energie, která odpovídá hmotě tří Sluncí, byla při této masivní katastrofě ve zlomku vteřiny vyzářena ve formě gravitačních vln.

Dvě černé díry, které krouží kolem společného těžiště. Při jejich splynutí do jednoho objektu se během krátké doby uvolní velké množství energie v podobě gravitačních vln. Zdroj: NASA, http://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/images/largesize/PIA17562_hires.jpg

Poprvé v historii bylo pozorováno gravitační „zčeření“ časoprostoru na Zemi - a ne jen úbytek hmoty u vzdálené kosmické katastrofy. Před tímto objevem nebyli vědci ani moc jistí tím, že černé díry s hmotností několika desítek Sluncí reálně existují.

Gravitační vlny

Nedají se přímo porovnávat s elektromagnetickými nebo akustickými vlnami. Gravitační „vlny“ jsou pokřivením geometrie vesmírného prostoru. Předpověděl je Albert Einstein rok poté, co v roce 1915 zveřejnil svou všeobecnou teorii relativity. Jejich existence vyplývá z Einsteinových rovnic a většina vědců je v počátku považovala spíše za matematickou hříčku než za reálný jev.
Podle Einsteinovy teorie, jejíž správnost byla  v poslední stovce let mnohokrát potvrzena, se gravitační vlny při svém pohybu vesmírem  projevují deformací tří prostorových dimenzí a času. Gravitace tak podle Einsteina není pouhou silou, ale vlastností čtyř dimenzionálního systému prostoročasu.
Každá hmota deformuje prostoročas a ovlivňuje tak dráhu ostatních těles. V případě, že se hmotná tělesa urychlují, křiví nejen prostor kolem sebe, ale vysílají také speciální vln, kterým říkáme gravitační. Pohybují se rychlostí světla. Pokřivením prostoru je přitom míněn jev, při kterém se mění vzdálenosti jednotlivých bodů hmotných těles. Původně perfektně kruhový objekt mění například svůj tvar na lehce oválný, aby se pak vrátil do svého původního stavu. Tento jev se dá nejlépe přirovnat k šíření akustických vln. Ty stlačují vzduch, gravitace v určitém časovém úseku stlačuje a deformuje prostor.
Gravitační vlny mohou transportovat obrovské množství energie. Přesto jsou tyto vlny těžko prokazatelné, protože prostor je „pevný“ a na jeho pokřivení je potřeba opravdu enormní množství energie.

Druhy a vlastnosti gravitačních vln

Vlastnosti gravitačních vln (například jejich frekvence) závisí na druhu těles,  které je vyvolaly. Čím těžší je těleso, které vlny vyslalo, tím menší frekvenci mají.
Supernovy vysílají například gravitační vlny s frekvencí až 1000 Hz. Rychle rotující neutronové hvězdy, vysílají vlny s frekvencí 10 – 10 000 Hz. Systémy, které se skládají z neutronové hvězdy, která obíhá černou díru, vydávají gravitační vlny s nižší frekvencí. Ta přímo závisí na dobu vzájemného oběhu obou těles. Čím blíže obě tělesa jsou, tím vyšší frekvenci mají jejich gravitační vlny. Dvojice neutronových hvězd může zpočátku vysílat hlubší frekvence, které se postupně zvyšují až dosáhnou několika set Hz. Supermasivní černé díry, které disponují hmotami 100 000 až několik miliard Sluncí, produkují vlny v oblasti kolem milihertzu. Na podzim pozorovaný jev, při kterém se spojily dvě černé díry s hmotnostmi několika  desítek Sluncí, vyprodukovaly vlny s frekvencí pod 100 Hz.

Nepřímý důkaz gravitačních vln

První nepřímý důkaz gravitačních vln přinesli vědci už v sedmdesátých letech. Astronomové Russel Hulse a Joseph Taylor pozorovali dvě neutronové hvězdy, které kroužily kolem společného těžiště, jejichž vzájemná vzdálenost se neustále zmenšovala. Systém přitom ztrácel přesně tolik energie, kolik předpověděl ve své teorii Albert Einstein. Oba vědci dostali za svůj objev v roce 1993 Nobelovu cenu.

Přímý důkaz gravitačních vln

Z šedesátých let pochází první detektor, který měl gravitační vlny prokázat v přímém experimentu. Jeho autor, Joseph Weber, tvrdil, že vlny skutečně zachytil, výsledky jeho experimentů se ale nepovedlo duplikovat. Měření pomocí cylindrického detektoru byla později považována za chybná.
V sedmdesátých letech vědci začali konstruovat přístroje, které používaly laserové interferometry. Jsou složené ze  dvou, k sobě navzájem kolmo postavených ramen, kterými probíhá laserový paprsek. Přicházející gravitační vlny pak obě ramena deformují různým způsobem, což se projeví na laserem vysílaném paprsku a vytvoří specifický druh signálu.
Technologický skok představují experimenty, které opustí povrch Země, aby pracovaly na oběžné dráze nebo ve větší vzdálenosti od Země. Před několika měsíci odstartovala mise LISA Pathfinder, která má měřit gravitační vlny přímo ve vesmíru. Může odhalit i nízkofrekvenční signály, pocházející ze superhmotných černých děr, které se nacházejí v centrech galaxií.
Paralelně s ní pracují a jsou neustále zdokonalovány pozemské detektory LIGO v USA, Virgo v italském městě Sascina a GEO600 v německém Hanoveru.
Z principu věci se dají na pozemském povrchu zachytit signály mezi 30  3000 Hz. Jediným z experimentů,který zpracovává objekty s nízkou frekvencí gravitačních vln, je experiment „Advanced LIGO“ v USA. Umí zachytit i signál, který má méně než 100 Hz.

Jak probíhal experimentální důkaz gravitačních vln na Advanced LIGO

LiGO zahrnuje dvě observatoře. Jedna z ncih se nachází v Hanfordu, ve státě Washington. Druhá je v Livingstonu, ve státě Luisiana. Jsou tak od sebe vzdáleny 3000 kilometrů. Z porovnání gravitačních vln, které se pohybují přesně danou rychlostí (rychlostí světla), se díky rozdílnému času dopadu na oba detektory dá určit místo, odkud k nám přicházejí. Díky velké vzájemné vzdálenosti se také daří eliminovat některé lokální vlivy, které mohou experiment narušit - například vibrace a zemětřesení.
Observatoře jsou postaveny do tvaru písmene „L“. Délka jednotlivých ramen, ve kterých se pohybují laserové paprsky, je kolem 4  kilometrů. Hanfordský experiment vlastní také druhý interferometr, který je dlouhý 2 kilometry.

Schéma interferometru. Zdroj: von MOBle in der Wikipedia auf Englisch [Public domain], via Wikimedia Commons

„Máme něco jako pravý signál!“

První pozorování měla být experimentem „Advanced LIGO“ provedena 18. září. Vědci ale pozorovali dotyčný signál už 14. září. Věnovali se právě přípravám a testům, když je překvapila čistá a tak dlouho předpovídaná modulace. Mnozí z nich zprvu nevěřili, že je „pravá“ a nejedná se o součást testů.
Analyzátor signálů Marco Drago byl první,  kdo signál zaregistroval. Pracuje v německém Hanoveru, kam počítače předávají výsledky experimentů z USA. Spolu se svým kolegou, Andrewem Lundgrenem se pak snažili provolat na pracoviště LIGO do USA. Tam v té  době panovala hluboká noc, takže žádného ze svých kolegů nezastihli. Skvělou zprávu jim zprostředkovaly až hromadné emaily, které skupina vědců z Německa  rozeslala celému týmu: „Zdá se, že máme něco, co vypadá jako pravý signál.“
Díky počítačovým simulacím vědci vědí, jaký signál mají hledat. Teoretičtí fyzici a analyzátoři mohou vypočítat, co se děje při vzájemné kolizi dvou černých děr. Je proto známo, jaké gravitační vlny systém vysílá a jaké efekty pak při zachycení v pozemském detektoru vyvolají. V průběhu minulých let byly propočítány tisíce možných kosmických katastrof a definovány signatury, kterými by se měly projevit.
Oba detektory, jak v Livingstonu, tak Hanfordu (USA) zaregistrovaly stejný signál. V tomto případě odpovídal systému dvou černých děr, které kolem sebe nejprve krouží, aby pak splynuly do jednoho objektu.

Plány do budoucna

V průběhu dalších experimentů, které se mají konat v září 2016, chtějí vědci pozorovat další typické efekty. Během dalšího roku by chtěli zkoumat hmotnosti různých černých děr. V roce 2034 by měl začít pracovat vesmírný detektor eLISA. Ten bude mít jinou konfiguraci a bude se tak moci koncentrovat na měření gravitačních vln jiných těles – černých děr s tisíci nebo milióny hmotností Slunce, nebo dvojic bílých trpaslíků.

Eros, Vesta a Ceres - největší a nejzajímavější objekty v pásu asteroidů

Pás asteroidů dává na výběr - je vám sympatičtější malá planetka, nebo spíše volnější shluk kamenů? 

Ceres – ledový obr

Největším objektem v pásu asteroidů je trpasličí planetka Ceres. Je zároveň jedinou trpasličí planetkou vnitřního Slunečního systému.
Její hmota se odhaduje na 9,39 × 1020 kg, zhruba jednu šesti tisícinu hmoty Země. Ceres tak je 3,5x hmotnější, než ten největší z ostatních asteroidů.

Porovnání velikostí Měsíce a největších asteroidů. Zdroj: By No machine-readable author provided. PedroPVZ assumed (based on copyright claims). [Public domain], via Wikimedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Confronto_Ceres_Lua.jpg

Má téměř kulový tvar s rozměry 963x891 km. Jeden oběh kolem Slunce jí trvá 4,5 roku. Den na Cereru má jen 9 hodin. Obíhá Slunce zhruba uprostřed pásu asteroidů v průměrné vzdálenosti 2,77 AU.
Sonda DAWN, která se aktuálně nachází na její oběžné dráze, zachytila detaily na povrchu planetky. Objevila množství kráterů. Ten největší z nich má průměr 284 kilometrů a leží nedaleko rovníku. Povrch je tvořen jemným prachem, regolitem, bohatým na uhlík. Albedo (odrazivost) planetky je tedy velice malá, zhruba 0,09. Sonda objevila také výrazně světlejší skvrny. Jsou tvořeny ledem.

Zdroj: By NASA, ESA, and A. Feild (STScI) [Public domain], via Wikimedia Commonshttps://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ceres_Cutaway.jpg

Hustota planetky je celkem malá – kolem 2 g/cm3. Dá se proto očekávat, že obsahuje hodně vody. V jejím nitru se nachází kamenné jádro, kolem kterého se utvořil plášť z lehčích minerálů a ledu. Teplo, které bylo k rozdělení hmoty nutné, může pocházet z radioaktivního rozpadu izotopu hliníku.
Pokud se Ceses skládá ze 17 – 27 % vody, znamenalo by to, že disponuje zhruba pětinásobným množstvím, než jaké máme k dispozici na Zemi. Z povrchu planetky se navíc uvolňuje vodní pára, jak ukázaly snímky, pořízené teleskopem Herschel. Ze dvou míst na povrchu uniká až 6 kg vodních par za vteřinu.

 Mapa Ceres. Zdroj: von NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA (http://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA19977.jpg) [Public domain], via Wikimedia Commons https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8c/PIA19977-Ceres-CompositionMap-Dawn-20150930.jpg

Celkově je planetka Ceres spíše tristní a nepříjemné místo. Na jejím povrchu panuje ve dne teplota kolem -60 °C. V noci je mráz  samozřejmě vyšší. Tvrdý a zmrzlý led, pokrytý  prachem, je zbrázděn krátery. Výlet na Ceres vám zprostředkuje následující video:
http://www.dlr.de/dlr/Portaldata/1/Resources/videos/2016/Ceres_HAMO_color_dt_600x340.mp4

Vesta – planeta v mini vydání

Dalším markantním zástupcem asteroidů je Vesta. Je velká zhruba 500 km a jeden oběh kolem Slunce jí trvá 3,5 roku. Na jejím povrchu se nachází zbytky lávy a tekutého magmatu, takže to vypadá, jako by byla její hmota hned po samém vzniku tělesa několikrát přetavena. To je dost zvláštní. Na to,  aby měly rozvinutou vulkanickou činnost, jsou totiž asteroidy příliš malé. Vesta se liší od většiny ostatních asteroidů také tím, že má relativně vysoké albedo (odrazivost povrchu).

Vesta, fotografovaná sondou DAWN. Zdroj: von NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA ([1], [2]) [Public domain], via Wikimedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vesta_from_Dawn,_July_17.jpg?uselang=de

Vesta patří k diferencovaným (rozvrstveným) asteroidům. Vrstvení probíhalo při vysoké teplotě, kterou mohl obstarat například radioaktivní rozpad izotopů hliníku/26. Hmota se rozdělila na lehčí a těžší frakci – těžší části klesly do centra planetky. Vesta vlastní bazaltickou kůru, plášť, který  obsahuje minerály olivíny a kovové, železo-niklové jádro. Má tedy podobnou stavbu jako kamenné planety a tím i naše Země. V pásu asteroidů tvoří výjimku. Je možné, že podobných planetek dříve existovalo více, do dnešní doby se ale uchovala ale jen jedna – Vesta. Ostatní jsme buď zatím neobjevili, nebo už byly zničeny při vzájemných kolizích. Napovídají tomu (na Zemi nalezené) kovové meteority, které jsou nejspíše pozůstatky železných jader dávno zaniklých, diferencovaných asteroidů.
Ani Vestě se nevyhnuly masivní kolize. Na snímcích Hubble teleskopu je vidět několik kráterů s průměrem 150 km. Jeden z nich je dokonce 450 km široký. Tento superkráter dosahuje hloubky 8 km. V jeho centru se nachází hora vysoká úctyhodných 13 km.

 Povrch Vesty. Zdroj: von NASA/JPL-Caltech/ASU (http://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA18788.jpg) [Public domain], via Wikimedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:PIA18788-VestaAsteroid-GeologicMap-DawnMission-20141117.jpg?uselang=de

Vesta je mateřským tělesem pro meteority skupiny HED (Howardity, Eukrity a Diogenity), které dostaly jméno achondrity. Z povrchu planetky byly pravděpodobně navíc před zhruba miliardou let díky kolizím odděleny tzv. „vestoidy“, malé asteroidy se stejnými vlastnostmi, jaké má Vesta.

Eros – první asteroid, na kterém přistála pozemská sonda
Eros je poměrně malý objekt s rozměry jen 33x13x13 km. Obíhá Slunce v pásu asteroidů – a částečně i uvnitř dráhy Marsu. Jeden oběh mu trvá 1,76 let.

Srovnání velikostí Ceres, Vesty a Eros. Zdroj: By NASA/JPL Image modified by Jcpag2012 [Public domain or Public domain], via Wikimedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eros,_Vesta_and_Ceres_size_comparison.jpg

Je to první asteroid, na kterém přistála pozemská průzkumná sonda. Objevila na jeho povrchu četné krátery a pozůstatky po kolizích s jinými asteroidy. Našla na něm volně ležící kameny a regolit, jemný prach, který je znám z povrchu Měsíce.

Sonda Near. Zdroj: By The original uploader was Pikarl at German Wikipedia (NASA) [Public domain], via Wikimedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Near_Eros.jpg

 Sonda NEAR byla součástí programu Discovery (inovativního a na nové technologie zaměřeného vesmírného programu NASA v devadesátých letech).  Odstartovala k pásu asteroidů v roce 1996.  Na místo určení dorazila o tři roky později. První pokus o navedení na oběžnou dráhu asteroidu nevyšel kvůli poruše a následně přerušenému spojení. O rok později se manévr zdařil, takže mohla mise zdárně pokračovat. Fotografovala povrch a zkoumala ho šesti různými přístroji.

Asteroid Eros. Zdroj: By Christine Mouser (NASA/GSFC) [Public domain], via Wikimedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Asteroid433eros.jpg

Protože sonda po splnění všech cílů stále ještě fungovala, navedlo ji řídící středisko k povrchu asteroidu. NEAR, která původně nebyla k přistání uzpůsobena, ta udělala z asteroidu Erosu (po Měsíci, Marsu a Venuši) čtvrté vesmírné těleso, na kterém přistála lidmi vyrobený přístroj.  Letos 12. Února to bylo přesně patnáct let od chvíle, kdy sonda dosedla rychlostí kolem 1,5 m/s na jeho povrch. Téměř do poslední chvíle pořizovala snímky, takže nejlepší fotografie měly rozlišení až 1 cm. Kontakt se Zemí měla NEAR i po přistání. Ještě 16 dní od ní řídící středisko dostávalo sporé informace. Poté byl kontakt navždy přerušen.

Pás asteroidů mezi Marsem a Jupiterem

Mezi oběžnými drahami Marsu a Jupiteru se nachází vesmírné vrakoviště. Jak vzniklo a jaké poklady v něm byly nalezeny?

Asteroidy mezi  planetami Mars a Jupiter

Jsou větší než 500 m a všechny mají jedno společné: nacházejí se mezi drahou Marsu a Jupitera. Objeveno jich zatím bylo přes 600 000. Odhadem se v této oblasti musí nacházet několik miliónů větších nebo menších těles. Kromě několika set velkých asteroidů se v této oblasti nacházejí ještě statisíce daleko menších objektů, tzv. meteoroidů.
Starší teorie považovaly objekty za drahou Marsu za výsledek kosmické katastrofy. Kdysi se na tomto místě měla nacházet planeta s poetickým názvem Phaeton. Srážkou s jiným kosmickým tělesem se měla roztříštit na kusy, ze kterých se pak vytvořily dnešní asteroidy.
Dnes víme, že vznikly jinak. Ani když sečteme veškerou jejich hmotu, nedostaneme ani zdaleka takové množství, jaké by bylo potřeba ke vzniku třebas i jen malé planety. Všechny dohromady by nevytvořily ani na daleko menší těleso – Měsíc.
Dnes platná teorie říká, že pás asteroidů vznik z hmoty, ze které se nevytvořila pevná planeta kvůli gravitačnímu vlivu Jupitera. Ten narušil jednu z nejdůležitějších fází – aglomeraci tamní hmoty. V první fázi vzniklo nejspíš několik tuctů asteroidů, které se následně vzájemnými srážkami tříštily do menších a menších objektů.Výsledkem je několik set tisíc menších a 200 asteroidů větších, než 100 km. Podle jejich drah a jiných vlastností se asteroidy dělí do různých skupin. Tyto skupiny jsou zjevně pozůstatky jednotlivých původních velkých těles, ze kterých postupem času a četnými srážkami vznikly.

 Pás asteroidů. Zdroj: By Joshua Doubek [Public domain], via Wikimedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Asteroid_Belt_around_Earth.jpg

Některé asteroidy mají tvar koule. Jedná se přitom o větší objekty, které mají zpravidla průměr větší než 160 km. Menší objekty totiž  nemají dostatečně velkou gravitaci, takže se nemohou samy od sebe „zakulatit“. U těch pozorujeme většinou  více či méně „bramborovitý“ tvar. Poměrně rychle (v rozmezí několik až několika desítek hodin) rotují kolem své vlastní osy. Jejich povrch je zpravidla posetý krátery, pocházejícími ze vzájemných srážek s meteoroidy. Neozbrojeným okem asteroidy zpravidla vidět nemůžeme. Výjimku tvoří jen Ceres, největší z nich. Proto byla tato tělesa objevena až v 19. Století, s příchodem větších a lepších teleskopů. Ani dnes neznáme zdaleka všechny.

Asteroidy ve Sluneční soustavě

Díky kolizím, ke kterým občas mezi asteroidy dochází dodnes, se mohou  jednotlivé objekty z pásu asteroidů vymanit – a mohou se pak vydat na cestu do Slunečního systému.
Některé z nich se mohou dostat na eliptickou dráhu, která kříží dráhu naší planety. Mohou nám být potenciálně nebezpečné – je známo, že srážky Země s asteroidy vedly na Zemi v minulosti nejméně pětkrát ke globálním katastrofám.
Obzvláště velké objekty jsou proto katalogizovány, jejich dráhy jsou neustále sledovány a znovu a znovu propočítávány. Reálné nebezpečí, které od nich hrozí, je oceněno tzv. „turínskou stupnicí“.

Turínská stupnice

Její jednotlivé stupně jsou pro názornost označeny barvami: bílá, zelená, žlutá, oranžová, červená.
ŽÁDNÉ NEBEZPEČÍ (bílá)
Stupeň 0
Pravděpodobnost srážky je nulová nebo je tak malá, že jí lze považovat za nulovou. Týká se také malých objektů jako meteory a tělesa, která shoří v atmosféře, stejně jako řídký případ meteoritů, které dopadnou na zem a jen vzácně způsobí škody.
NORMÁLNÍ (zelená)
Stupeň 1
Běžný objekt, jehož blízký průlet kolem Země představuje neobvyklé riziko. Současné výpočty udávají, že pravděpodobnost srážky je velice malá a není důvod znepokojovat veřejnost. Nová pozorování nejspíše povedou k přeřazení na stupeň 0.
VYŽADUJE POZORNOST ASTRONOMŮ (žlutá)
Stupeň 2
Objekt, který se přibližuje, avšak takový průlet kolem Země není úplně neobvyklý. Zasluhuje pozornost astronomů, není však důvod znepokojovat veřejnost, protože skutečná srážka je nepravděpodobná. Nová pozorování nejspíše povedou k přeřazení na stupeň 0.
Stupeň 3
Blízké přiblížení, vyžaduje pozornost astronomů. Současné výpočty udávají 1% a větší pravděpodobnost srážky schopné vyvolat lokální katastrofu. Nová pozorování nejspíše povedou k přeřazení na stupeň 0. Pozornost veřejnosti je přivolána pokud průlet nastane do 10 let.
Stupeň 4
Blízké přiblížení, vyžaduje pozornost astronomů. Současné výpočty udávají 1% a větší pravděpodobnost srážky schopné vyvolat regionální katastrofu. Nová pozorování nejspíše povedou k přeřazení na stupeň 0. Pozornost veřejnosti je přivolána pokud průlet nastane do 10 let.
HROZBA (oranžová)
Stupeň 5
Blízké přiblížení, které představuje vážnou, avšak stále nepotvrzenou hrozbu regionální katastrofy. Kritická pozornost astronomů je potřeba pro nezvratné určení, zda srážka nastane nebo ne. Pokud má přiblížení nastat do 10 let, vládní úřady by měly být varovány.
Stupeň 6
Blízké přiblížení, které představuje vážnou, avšak stále nepotvrzenou hrozbu celosvětové katastrofy. Kritická pozornost astronomů je potřeba pro nezvratné určení, zda srážka nastane nebo ne. Pokud má přiblížení nastat do 30 let, vládní úřady by měly být varovány.
Stupeň 7
Velmi blízké přiblížení velkého objektu. Pokud má nastat v tomto století, představuje nebývalou, ale stále nejistou hrozbu celosvětové katastrofy. Pro takovou hrozbu v tomto století, mezinárodní společenství by mělo být varováno, zvláště za účelem naléhavého a nezvratného určení, zda srážka nastane nebo ne.
JISTOTA SRÁŽKY (červená)
Stupeň 8
Jistá srážka schopná způsobit lokální katastrofu při dopadu na pevninu nebo tsunami při dopadu blízko pobřeží. Taková událost nastává průměrně mezi jednou za 50 let, až jednou za několik tisíc let.
Stupň 9
 Jistá srážka schopná způsobit regionální katastrofu při dopadu na pevninu nebo velká tsunami při dopadu do oceánu. Taková událost nastává průměrně mezi jednou za 10 000 let, až jednou za 100 000 let.
Stupeň 10
Jistá srážka schopná způsobit celosvětovou katastrofu, která může ohrozit celou civilizaci, ať již zasáhne pevninu nebo oceán. Taková událost nastává průměrně jednou za 100 000 let nebo méně často.
Jaké aktuální a reálné nebezpečí nám tedy opravdu hrozí od asteroidů? Naštěstí není moc velké. Dosud nejvyšší stupeň č. 4 měla až do roku 2012 planetka Apophis. Další planetka 2004 VD17 dosáhla stupně č. 2, celá řada objektů dosáhla stupně č. 1. Všechny však byly později sníženy na stupeň  0.

Apophis - potká nás stejný osud jako dinosaury?

Za potenciálně nejnebezpečnější asteroid je momentálně považován Apophis. Kolem Slunce oběhne jednou za 334 dní. Dvakrát přitom kříží dráhu Země a dostává se tak občas do její bezprostřední blízkosti.
Na základě pozorované hvězdné velikosti ve viditelné oblasti spektra a předpokládaného albeda byl průměr asteroidu Apophis odhadnut na 410 m. Z pozorování v infračervené části spektra vychází průměr o něco menší, zhruba 320 m. Žádná mapa povrchu dosud neexistuje a ani jeho chemické složení zatím není známé. Fotografie o asteroidu moc informací nepřinesou, protože se na nich většinou objevuje jen jako nepatrná, světlá tečka.

Při srážce Země s tímto, několik set metrů velkým, asteroidem by se uvolnila energie odpovídající 900 megatunám TNT. Pro srovnání – největší, lidstvem způsobená exploze (car-bomba, vodíková puma SSSR) měla ekvivalent 50 megatun TNT.
Situace a poškození by byly srovnatelné se zemětřesením stupně 8,0.
Škody, které by srážka způsobila, by záležely na oblasti, kam, asteroid dopadne. Pokud by cílem byla pevnina, zničil by jen oblast několika set kilometrů od epicentra. Při dopadu do oceánu  by naopak vznikly obří tsunami, vlny, které by zdevastovaly daleko větší území – pobřežní pásmo postiženého oceánu. Jejich výška by se mohla pohybovat od 30 do 100 metrů.
Jakkoliv by byla podobná srážka dramatická, nedá se srovnat s katastrofou, která v dávné minulosti nechala vymřít dinosaury. Srážka, která by vyvolala globální zkázu planety, by musela mít 100x větší energii, než jaká se může vyvinout při srážce s tělesem o velikosti asteroidu Apophis.
Aktuálně z něj strach mít nemusíme. Pro další dva blízké průlety v roce 2029 a 2036 byl tento asteroid zařazen na stupeň 0 na turínské stupnici.

Trojané - průvodci planet

Asteroidy nacházíme poměrně často v tzv. lagrangeových bodech na drahách jednotlivých planet. Není divu – v těchto oblastech se ruší vzájemně gravitace dotyčné planety a Slunce. Tělesa, které se sem jednou dostala, se už nemohou sama a bez přídavných zdrojů energie z těchto oblastí vzdálit.
Asteroidům, uvízlým v langrangeových bodech, se říká Trojané. Nejsou pro příslušnou planetu nebezpeční právě proto, že jsou pevně ukotveni v její gravitační pasti.
Typicky se nacházejí trojané na stejné oběžné dráze jako sama planeta, předbíhají ji ale o 60 úhlových stupňů nebo se za ní na její oběžné dráze o 60 stupňů opožďují.  
Asteroidy jsou často zachycovány také v přímém gravitačním vlivem planet. Rekrutují se pak z nich jejich měsíce. Patří k nim jak Marsovi souputníci Phobos a Deimos, tak většina Jupiterových (55 ze 63) měsíců a některé měsíce Saturnu a Uranu a Neptunu.

Budoucnost ve výzkumu Marsu

Planeta je dnes dobře zmapována, existuje topografická mapa, udávající výšku jednotlivých oblastí, máme k dispozici dokonce i mapu minerálů na Marsově povrchu. Známe procesy, které probíhají v atmosféře, víme, že je na planetě obrovská zásoba vody. Kudy se bude ubírat další průzkum?

Další sondou, která se má v dohledné době vydat k rudé planetě, bude Exo Mars *). Bude hledat stopy života a zabývat se geofyzikálním výzumem půdy Marsu, podobně jako InSight. Na rok 2020 je naplánována sonda, která má nasbírat vzorky horniny a vrátit se s nimi zpátky na Zemi, Mars Sample Return.

Jednoho dne bezpochyby vyrazí k Marsu i lidská posádka.

Poslední mise k rudé planetě byly a dosud jsou neobyčejně úspěšné - a to nejen ve vědeckém smyslu slova, ale i mediálně. Zvlášť Marsovská „vozítka“ Spirit, Oportunity a Curiosity se už roky těší nezmenšené pozornosti. Jejich aktivity máme možnost sledovat téměř live na různých webových stránkách NASA. Orbitální sondy fotografují obrovské množství někdy až uměleckých fotografií povrchu rudé planety. Ani ony nezaostávají v mediální působivosti za svými přistávacími moduly, které pro změnu zachycují úžasné formace písečných dun, vrstvených kamenů nebo dávno vyschlých řek, na které se podíváte v příštím blogu.

Veškeré mediální aktivity, které jsou určeny široké veřejnosti, nejsou ničím jiným, než sbíráním "pozitivních bodů". Bude to totiž jednoho dne právě ona široká veřejnost, kdo rozhodne o tom, jestli  máme vydat nemalou část rozpočtu na mise s lidskou posádkou. Osobně si myslím, že veškeré peníze, které nepůjdou jednoho dne do vojenského sektoru ale dostanou se vědcům na (jakýkoliv) průzkum (jakékoliv) planety, jsou pro lidstvo výhrou.

V tomto smyslu: klikejte na odkazy, prohlížejte si úchvatné fotografie, každý váš klik je registrován jako váš zájem. Zájem voličů politiků, kteří za nás budou jednoho dne o použití těchto peněz rozhodovat..

Příště: Umění na Marsu

*) Blog byl  napsán v době před startem sondy, další informace následují později