Ve Sluneční soustavě jsou stovky tisíc známých planetek. Detailní informace máme zatím jen o několika tisících z nich. Ve vytváření modelů těchto vesmírných těles je Česká republika světovou velmocí. Právě na analýzu dat o planetkách byl zaměřen projekt Grantové agentury ČR „Celkový obraz hlavního pásu planetek – fyzikální vlastnosti planetek odvozené inverzí optické a infračervené fotometrie“. Tým, který vedl docent Mgr. Josef Ďurech, Ph.D., dokázal popsat více než tisíc nových těles. Získané informace využívají vědci z celého světa.
Jaké byly hlavní cíle projektu?
Abych ho vysvětlil, musím začít trochu zeširoka. Většina z nás určitě dokáže jmenovat některou z planet Sluneční soustavy. Ve Sluneční soustavě je ale kromě nich také několik set tisíc známých planetek, což jsou tělesa o rozměrech od několika metrů do stovek kilometrů. O nich se dlouhodobě snažíme získat co nejvíce informací. Z nich se následně vytvoří model dané planetky a uloží se do databáze. Již před naším projektem existovaly řádově stovky takovýchto modelů a jedním z našich cílů bylo toto číslo navýšit. To se také skutečně podařilo, po třech letech fungování projektu jsme vytvořili asi tisíc nových modelů.
Co dalšího jste zjišťovali?
Druhým hlavním cílem bylo vyvinout metodu, která by umožňovala tvořit modely planetek ze získaných dat v jednom procesu nebo zjednodušeně řečeno v jednom kroku. Měření planetek do té doby probíhalo tak, že se vzaly výsledky optického pozorování světelné křivky získané dalekohledem a z těch se zrekonstruoval tvar. Ten ale nebyl škálovaný na skutečnou velikost. Mohl být malý a světlý, nebo naopak velký a tmavý. Takto získaný model se pak následně nastavoval tak, aby odpovídal datům získaným z infračerveného měření. Byl to tak proces ve dvou krocích, nejdříve se získal tvar a pak velikost. My jsme chtěli vyvinout metodu, která by vzala tyto dva typy dat současně a iteračním procesem vytvořila najednou konečný model. To se nám také podařilo.
Optická a infračervená fotometrie. Co si pod tím máme představit?
Optická část je to, co vidíme okem. K tomu používáme pozemské dalekohledy. Infračervená oblast je částečně dostupná také ze země, ale jen velmi obtížně. Proto využíváme především pozorování s kosmických sond a družic, které obíhají kolem Země. Na planetky dopadá sluneční záření a ony ho odrazí. Současně část tohoto záření pohltí a tím se zahřejí. My pak v optickém oboru sledujeme odražené záření, protože díky němu planetky svítí, a v infračerveném oboru sledujeme tepelné záření povrchu.
Tyto dvě oblasti, tedy vizuální a infračervená, se vzájemně doplňují, protože z infračervené můžeme dobře určit rozměr těles, což nejde jen z optických dat. Když oba tyto způsoby spojíme, dokážeme říct, jak je planetka velká, jaký má tvar, jakou to má periodu rotace, kam směřuje rotační osa, můžeme také něco říci o tepelných vlastnostech povrchu, zda je spíše pokryt prachem nebo skálou.
Můžete popsat proces měření planetek? Jak dlouhou trvá, než máte dostatek dat, abyste ji mohli reálně popsat?
Planetky jsou na obloze vidět jako hvězdy, které se na hvězdném pozadí pomalu pohybují. Obíhají kolem Slunce a rotují kolem své osy s periodou typicky několik hodin. Jak na ně svítí Slunce a ony se zároveň točí, tak my zjišťujeme, jak se mění jejich jasnost. Když je ta planetka například kulatá, tak se její jasnost v zásadě nemění, protože je ze všech stran stejná. Když je hodně protažená, tak naopak má velkou amplitudu světelných změn, tzn. jednou ji vidíme zepředu, kdy má malou jasnost, pak ji vidíme z boku, kdy má velkou jasnost.
Když se shromáždí taková pozorování z několika let, kdy tu planetku vidíme z různých stran, tak můžeme docela spolehlivě zrekonstruovat její tvar. Dokážeme říct, zda je spíše kulatá, nebo spíše protažená, jakou má periodu rotace a kam směřuje její rotační osa.
U některých planetek je to zajímavé samo o sobě, protože jsou to ta největší tělesa v hlavním pásu mezi Marsem a Jupiterem a pro ten zbytek malých těles jde spíše o to, shromáždit co nejvíce těchto údajů a pak na tomto základě říct něco o tom, jak se planetky dynamicky vyvíjí a co tam probíhá za procesy.
Ve Sluneční soustavě je podle vašich slov obrovské množství planetek. Podle čeho se rozhodujete, kterou z nich se rozhodnete zkoumat?
My sami jsme nic nevybírali, protože jsme zpracovávali výsledky měření, které byly součástí jiných projektů. Ty byly zaměřené buď na nějaké speciální planetky, například zkoumaly planetky, které se přibližují blízko k Zemi a z nich si pak si vybíraly kandidáty na pozorování, nebo to byly projekty v rámci takzvaných celooblohových přehlídek. Ty na obloze pozorují a získávají informace o všem, co zachytí. Právě z nich jsme si brali data.
Jak fungují celooblohové přehlídky?
Dalekohledy, především v USA, každou jasnou noc snímají oblohu a detekují planetky, měří jejich polohu a jako vedlejší produkt i jejich jasnost. Získaná data pak zveřejní a my je můžeme použít. Podobně to fungovalo i u těch infračervených dat, která jsou především z NASA družice WISE.
Jak taková typická planetka vypadá?
Ty největší z nich jsou zhruba kulaté, ty menší jsou většinou nepravidelné. Aktuálně existují například velmi hezké snímky planetky Ryugu nebo Bennu. Tam vidíme, že na svém povrchu mají něco, co připomíná kameny nebo kusy skal a mezi tím jemný regolit a celé to vypadá jako hromada suti.
Pozorováním planetek se věnujete dlouhodobě. Jak si v této oblasti stojíme ve srovnání se světem?
Troufnu si říct, že v oblasti vytváření modelů planetek jsme nejproduktivnější na světě a tyto modely pak pro své další výzkumy a měření používají vědci na celém světě. Tím, že jsme díky Grantové agentuře České republiky získali finanční prostředky na realizaci projektu a dokázali vytvořit modely tisíce nových planetek, jsme samozřejmě i u našich zahraničních kolegů zvýšili naši prestiž. Naši databázi využívá stále více vědců, což je pro nás také samozřejmě obrovská satisfakce. Výsledky slouží také k dalšímu základnímu výzkumu, například k odvození a získání dalších informací o dané planetce, jako jsou například její termofyzikální parametry apod.
Dá se říci, že váš projekt je součástí širšího zkoumání planetek na celém světě, jehož cílem je získávat o nich další a další informace?
Ano, určitě. V současné době máme zmapovaných přibližně několik tisíc planetek, celkově jich jsou ale stovky tisíc. Ten vzorek je tedy stále malý. Naším cílem je mít modely alespoň pro půlku z nich. Pak bychom mohli například porovnat teorie o tom, jak vznikla a vyvíjela se Sluneční soustava s tím, co dnes reálně pozorujeme.
Sledování planetek se věnujete většinu svého profesního života. Máte nějaký cíl, kam byste se chtěl dostat?
Ono to v zásadě nemá hranice. Každý den přibývá stovky nově objevených planetek. Je to tedy takový závod s tím, jak rychle dokážeme ty nové modely odvozovat, když neustále přibývají data. Cíl je možná v tom, aby to jednou všechno běželo samo. Sama se stahovala data, samy se vytvářely modely a samy se ukládaly do databáze a já budu sedět a dívat se, jak to hezky přibývá.
Na čem dalším zajímavém nyní pracujete?
V současné době zpracováváme velké množství dat z přehlídky oblohy ATLAS. Z nich bychom měli udělat další tisíce modelů. Druhý směr jsou detailní modely těch největších planetek. Ty dnes dokážeme největšími pozemskými dalekohledy vyfotit. Na fotkách jsou vidět ty největší krátery, a to je velmi dramatický posun vůči tomu, co bylo před deseti lety.
V poslední době se také stále více hovoří o možnosti těžit nerosty ve vesmíru. Jak se na to jako vědec díváte?
Když se mluví o tom, proč zkoumat planetky, zmiňují se tři hlavní důvody. První z nich je vědecký, protože vědci jsou zvědaví. Druhý důvodem je, že planetky čas od času narazí do Země, s tím je spojená bezpečnost lidstva. Třetím je právě idea těžby nerostů. V této chvíli jsou tyto úvahy stále spíše na papíře, ale věřím, že se jednou uskuteční.
Je o váš výzkum zájem mezi komerčními firmami?
Myslím si, že v této chvíli firmy samy neví, jakým směrem se v této oblasti vydat. Musí nejdříve vymyslet technologii, způsob, jak tam doletět nebo co tam přesně dělat. Spolupracujeme ale například s vědci z university ve finském Tampere, a ti se mimo jiné zabývají tím, jak zkoumat vnitřek planetek a s průmyslem mají užší spolupráci. Chtějí postavit sondy, které by toto uměly.
Jsme dnes schopni si z těch planetek odebrat nějaký vzorek?
Ano, právě nyní jsou ve vesmíru dvě sondy, americká a japonská, a jejich cílem je jemně se dotknout povrchu planetky a přivézt jeho vzorek zpátky. To se již v minulosti povedlo Japoncům, ale byly to jen mikročástice, nyní chtějí odebrat větší část. Ta cesta ale trvá několik let.
Jsou pro nás planetky nebezpečné?
Statisticky ano. V roce 2013 dopadl například velký meteorit poblíž ruského Čeljabinsku a způsobil značné materiální škody. Jednou z motivací sledování a zkoumání planetek je i to, že chceme znát všechna tělesa, která jsou na drahách, které kříží dráhu Země a mohla by se s námi srazit. U všech, které známe, dokážeme vyloučit, že se s námi srazí příštích 100 let. Může se samozřejmě objevit nějaká nová, u které se ukáže, že se se Zemí může srazit za 50 let. Nic takového ale zatím nehrozí.