Zákryty hviezd Mesiacom

Mesiac sa počas svojho pohybu okolo Zeme posunie na hviezdnom pozadí o svoj priemer približne každých 55 minút, za deň tak prekoná uhlovú vzdialenosť 13 stupňov. Pri tomto pohybe zakrýva jednotlivé hviezdy v okolí svojej dráhy. Cieľom pozorovania týchto úkazov je určiť čo najpresnejšie čas vstupu jednotlivých hviezd za Mesiac alebo výstupu spoza Mesiaca.

Za predpokladu znalosti polohy pozorovateľa na zemskom povrchu, sa tieto údaje používajú pri spresňovaní poznatkov o tvare a dráhe  Mesiaca, súradniciach zakrývaných hviezd a v niekoľkých ďalších špecifických projektoch.
    
V dnešnej dobe je ale presnosť väčšiny takto získavaných údajov prekonaná pozorovaniami z iných zdrojov. (Sondy a pozemné projekty na meranie súradníc hviezd a to aj mimo obežnej dráhy Mesiaca s presnosťou rádovo 1/100. oblúkovej sekundy, Laserové odrážače umiestnené posádkami lodí Apollo – meranie vzdialenosti a polohy Mesiaca s centimetrovou presnosťou.)

Napriek uvedeným skutočnostiam zatiaľ neexistuje iný spôsob ako dostatočne podrobne merať výškový profil Mesiaca a tak sa pozorovania tohto druhu v obmedzenej miere naďalej prevádzajú Popritom pozorovatelia získavajú nevyhnutný cvik a skúsenosti pre ďalej uvádzané, náročnejšie druhy zákrytových pozorovaní.

Zákryty hviezd asteroidmi

Tento druh zákrytových pozorovaní je dnes z vedeckého hľadiska najžiadanejší. Jedná sa o úkaz kde pozorované teleso a Zem na svojich dráhach okolo Slnka dosiahnu takú vzájomnú polohu, že pre pozorovateľa na Zemi daný objekt na určitú dobu prekryje jednu z dostupnou technikou pozorovateľných hviezd oblohy. Na prvý pohľad to vyzerá jednoducho, ale pre úspešné pozorovanie je potrebná včasná predpoveď, znalosť presnej polohy pozorovacieho miesta i skúmaného objektu a takisto presné určenie súradníc inkriminovanej hviezdy. Presné v uhlovej mierke značí škálu 1/100 obl. sekundy. Pritom na parametre dráhy malých telies slnečnej sústavy vplývajú gravitačné polia väčších telies či blízke priblíženie alebo dokonca zrážky s telesami menšími. Aj história vývoja dráhy nemusí byť stabilná. Na polohy hviezd pozemskej oblohy majú zas vplyv zmeny pohybu Zeme (precesia, nutácia) i vlastný pohyb Slnka a hviezd v Galaxii. Výpočet predpovedí je teda sám o sebe nesmierne zložitý a situáciu ešte komplikuje fakt, že asteroidy sú z astronomického hľadiska telesá veľmi malé. Ich priemery sa pohybujú od niekoľko metrov po pár tisíc kilometrov.

Väčšina dnes pozorovaných objektov má rozmery rádovo v kilometroch. Majú tiež nízke albedo - odrazivosť povrchu. Môžu byť tmavšie ako čierne uhlie! Následkom je zložitosť ich vyhľadávania a krátka doba, počas max. priblíženia k Zemi a Slnku, kedy sú v dosahu dostupných prístrojov, takže je obtiažne určiť aj ich dráhu. U komét, transneptunických telies a objektov Kuiperovho pásu zase spravidla o niečo väčší priemer a albedo kompenzuje rádovo väčšia vzdialenosť. Kým väčšina planétok sa nachádza v hlavnom páse medzi Marsom a Jupiterom t.j. do 5 AU najbližšie telesá TNO a Kuiperovho pásu sú vo vzdialenosti 30 AU. (AU je skratka pre astronomickú jednotku, vyjadrujúcu strednú vzdialenosť Zeme od Slnka t.j. cca. 149 600 000 km.) Pre pozorovateľa z toho vyplýva malý uhlový priemer objektov a zohľadňovať musí aj skutočnosť, že v oblastiach, kde sa tieto telesá vyskytujú, je slnečný jas len zlomkom z toho na Zemi. Vo vzdialenosti dráhy Neptúna sa Slnko stáva jednou z hviezd oblohy a tak je úroveň žiarenia odrazeného späť naozaj nepatrná. Pozorovacie podmienky sú tak ešte omnoho horšie ako pri sledovaní planétok hlavného pásu. Vyhľadávať a spresňovať dráhy takýchto objektov sú schopné iba najnovšie prístroje s technológiou dostupnou len pár rokov, čo ešte znásobuje zložitosť vytváranie predpovedí.

Našťastie pri samotných zákrytových pozorovaniach stačí, ak pozorujeme zakrývanú hviezdu, objekt ktorý je pôvodcom zákrytu nieje potrebné sledovať a tak je vyhovujúca aj relatívne jednoduchšia a teda dostupnejšia a ľahšie prenosná prístrojová technika. Metódy pozorovania sú rovnaké ako pri zákrytoch hviezd Mesiacom, takže sa používa aj to isté vybavenie. Na zahájenie pravidelných pozorovaní však bolo potrebné vytvoriť celosvetovú pozorovateľskú sieť, pretože zákony optiky obmedzujú šírku pásu zatmenia na priemer telesa, ktorý obvykle dosahuje len pár desiatok km a pravdepodobnosť, že pás zákrytu trafí niektorý z väčších teleskopov je veľmi malá. Na vytvorenie siete bolo potrebné sprístupnenie techniky CCD detektorov a internetu aj relatívne malým observatóriám tvoriacim jej základ, keďže jedine takto je možné monitorovať a spresňovať dráhy 10-tok 1000 asteroidov a dostatočne rýchlo zmobilizovať pozorovateľov v oblasti zákrytu. Avšak ani počet hvezdární, hoci i v „astronomicky husto obývaných“ krajinách, nieje dostatočný na zachytenie všetkých potencionálnych úkazov. Okrem toho na určenie tvaru asteroidu (viď. obrázok 1) je potrebných čo najviac skúsených a dobre vybavených pozorovateľov rozložených po celej šírke pásu zatmenia (obrázok 2) a tak sa na pozorovanie najzaujímavejších zákrytov organizujú expedície. Tu je potrebná pokročilá polohovacia technika, keďže pozícia pozorovacieho stanovišťa na zemskom povrchu, musí byť určená s presnosťou na 10m, aby malo, v prípade pozorovaní tohto druhu požadované, meranie s časovým rozlíšením rádovo 1/100s zmysel. Vzhľadom k rotácii a rýchlosti vzájomného pohybu Zeme a pozorovaných telies slnečnej sústavy, ktorá dosahuje 10-tky km/s sa nepresnosť určenia polohy o veľkosti 100m prejaví v časovej chybe desatín sekundy a platí to samozrejme i naopak. Pokiaľ si teda nechceme zväčšovť chybu určenia času nad maximálnu ešte užitočnú hodnotu 1/10s musíme stanoveniu polohy venovať mimoriadnu pozornosť. Je treba zohľadniť aj rozloženie pozorovateľov v smere pásu totality, keďže pre jednotlivé stanovištia vzhľadom na vyššie uvedené podmienky a vzdialenosti pozorovacích miest na základni o Zemskom priemere dochádza k úkazu v rôznych časoch líšiacich sa až o minúty. Z uvedeného vyplýva potreba presne zistiť nielen dobu trvania zákrytu ale čas začiatku a konca zákrytu čo slúži na mimoriadne presné určenie dráhy pozorovaného telesa!!!

	Obr.4 - Rozloženie a odhadované počty jednotlivých typov asteroidov v Slnečnej sústave.

Okrem ťažkostí spojených s pozorovaním je tu ešte problém so zdrojmi, keďže na každú expedíciu je potrebné vynaložiť určité množstvo finančných prostriedkov, a to je v našej situácii najnedostatkovejšia premenná. Preto dôkladne zvažujeme podmienky ktoré by mohli pozorovanie zmariť.

Najzákladnejšou a najťažšie predvídateľnou je počasie. Predpovede z masmediálnych prostriedkov sú v takýchto prípadoch absolútne bezcenné, keďže aj jemný opar, ktorý si človek cez deň ani nevšimne, znemožní pozorovanie hviezdy 100 násobne slabšej, než sú tie viditeľné voľným okom. Rovnako „malý baranček“ na inak čistej oblohe, zvykne práve na potrebných pár sekúnd prekrývať pozorované pole. Počasie má pre astronómov prichystaných aj veľa iných záludností a často sa veľmi rýchlo mení. Preto okrem satelitných snímkov v rôznych oboroch elektromagnetického spektra využívame aj matematické modely založené na pozorovaniach meteorologických radarov a staníc. Napriek všemožným opatreniam spravidla až 7 z 10 pozorovaní zmarí práve počasie.

Hodnota získaných údajov však preváži aj takúto smutnú štatistiku. Z dostatočne presne zisteného časového úseku poklesu jasnosti hviezdy a polohy pozorovateľa určíme priemer, v prípade väčšieho počtu pozorovacích stanovíšť i tvar asteroidu. Z pozorovanej jasnosti a dodaného priemeru sa určuje albedo (odrazivosť povrchu) a poprípade tiež veľkoškálové rozloženie výrazných útvarov. Odborníci v oblasti medziplanetárnej hmoty z väčších observatórií vedia vďaka spektrografom určiť aj približné chemické zloženie vybraných objektov. Z týchto údajov a z dráhy sa dá zas určiť do akej skupiny planétok pozorované teleso patrí, jeho vznik, minulosť a prognóza vývoja. Takto sa dozvedáme nové poznatky nielen o jednotlivých asteroidoch, ale v prípade dostatočne veľkého súboru pozorovaní, pomocou štatistických metód i o dynamike a rozložení hmoty malých telies v Slnečnej sústave (obrázok 4).

	Obr.5 - Fotografia malej planétky Itokawa zhotovená japonskou sondou Hayabusha.

Čo sa týka vynaložených prostriedkov a námahy, zdrojom podrobných informácií sú najmä sondy, ktoré sa k niektorým objektom priblížia. (viď. Obrázok 5) Stoja však stovky miliónov Eur a hoci podrobnejšie, preskúmajú jednu, nanajvýš niekoľko planétok či komét. Tých však dnes poznáme stotisíce! Podobne je na tom aj pozorovanie rádiovými teleskopmi. Obmedzenie tu spočíva v uhlovej rozlišovacej schopnosti. Hoci bývajú omnoho výkonnejšie ako ich optický kolegovia, aj tie najväčšie dokážu získať použiteľné údaje z malých telies ako sú planétky len na vzdialenosť niekoľko 1 000 000 km. Tak blízko k Zemi sa však ročne dostane len veľmi málo asteroidov (a takmer žiadna z komét), pochopiteľne aj to len zo skupín ktoré sa vyskytujú v jej blízkosti, čo značne obmedzuje súbor získaných údajov. Situácia u optických teleskopov je ešte menej priaznivá, keďže ich rozlišovacia schopnosť je z pravidla príliš nízka na „priame“ pozorovania aké sa robia rádioteleskopmi. Aj tie najväčšie optické prístroje v temer absolútnej väčšine prípadov nedokážu zobraziť asteroidy inak ako body. Mimo toho aj pozorovací čas na mamutích teleskopoch (optických i rádiových) je veľmi vzácny a prideľuje sa zväčša pozorovaniam objektov, ktoré sa inak skúmať nedajú, alebo je takto získaný súbor poznatkov cennejší než pozorovania jednotlivých asteroidov.

Existuje však celosvetová sieť menších observatórií (medzi najvýznamnejšie patria aj Observatórium FMFI UK v Modre a česká hvezdáreň na Kleti) ktorá sa špecializuje práve na „nepriame“ pozorovania malých telies Slnečnej sústavy. Pojem nepriame pozorovania zahrňuje astrometriu - meranie polôh telesa v rôznych časoch a následné určenie jeho dráhy a fotometriu - sledovanie časového priebehu zmien jasnosti u tohto druhu pozorovaní spôsobených rotáciou objektu rôzneho tvaru a štruktúry povrchu. Tieto metódy skúmania si však vyžadujú rad pozorovaní a počet observatórií ktoré sú ich schopné vykonávať je značne obmedzený. Preto sa zameriavajú len na tie najzaujímavejšie prípady, pričom zoznam objavených objektov vďaka špecializovaným automatickým vyhľadávacím teleskopom rastie geometrickým radom. (Desiatky tisíc ročne!) Práve kvôli týmto skutočnostiam sú pozorovania zákrytov hviezd významným prostriedkom pri získavaní údajov o malých telesách medziplanetárnej hmoty.

Ako pozorovanie zákrytu vlastne prebieha. Kľúčový prvok pre úspešné pozorovanie, je presná predpoveď. Na tú potrebujeme podrobné dáta. Polohy hviezd v dostupných katalógoch sú mimoriadne dobre známe vďaka archívnym meraniam pozemských observatórií a údajom z vesmírnych misií ako Hiparchos a hlavne práve prebiehajúcej Gaia. Aktuálne polohy desiatok tisíc asteroidov zisťujú každú lunáciu robotizované prehliadky oblohy a údaje o špecifických objektoch ako sú mesiace joviálnych planét, trpasličie planéty či tzv. transneptunické telesá dodávajú špecializované tímy pri mamutích ďalekohľadoch v južnej Amerike či z legendárnej Meudon observatory. Koordináciu pozorovaní, ich prvotné spracovanie a predpovede zastrešuje organizácia IOTA (Internationa Occultation Timing Association). Upresnenie predpovedí planétkových zákrytov, predpovede totálnych a dotyčnicových zákrytov, organizovanie a prvotné vyhodnotenie dát na Slovensku zabezpečujú pracovníci našej hvezdárne v rámci Európskej sekcie IOTA. Samotné pozorovanie spočíva v príprave pozorovacieho stanovišťa (nie vždy sa dá pozorovať rovno z kupoly vášho observatória) a z precízneho synchronizovania času počítača zaznamenávajúceho zákryt s referenčným časom pomocou satelitov GPS, rádiového signálu či vysokorýchlostného internetu. Po včasnom vyhľadaní pozorovacieho pola a nahraní samotného úkazu vysokorýchlostnou citlivou kamerou sa záznam spracuje v špeciálnom softwari. Následne naše dáta doplníme o údaje prípadných ďalších pozorovateľov v SR a odošleme do internetovej databázy. Tam sa spoja s údajmi zo zvyšku sveta, čo umožní získať vedecké výsledky, ktoré automaticky putujú do príslušných inštitúcií. Napr. úaje o zakrývajúcom objekte (obvykle asteroid) do MPC (Minor Planet Center of International Astronomical Union), parametre zložiek prípadnej dvojhviezdy do WDS (Washington Double Star Catalog) atď. V prípade mimoriadne zaujímavých pozorovaní, kedy sa nám napr. podarilo objaviť biekoľko troj či dokonca štvorhviezdny systém robíme veľmi podrobné analýzy a výsledky prezentujeme na konferenciách a publikujeme v odborných časopisoch.

Obr.6 - To, že vyhynutie dinosaurov (a mnohých ďalších druhov) pred 65 miliónmi rokov spôsobila zrážka Zeme s asteroidom je dnes takmer všeobecne známa vec. Zaujímavosťou je, že v rovnakom čase vznikol aj jeden z najväčších mesačných kráterov Tycho a „detektívovia“ z radov astronómov majú už dokonca podozrivých z tohto činu. Oba impakty podľa najnovších hypotéz spôsobili telesá z tzv. rodiny Babtistina.

Jedným z najpádnejších dôvodov vysvetlujúcich dôležitosť astronomických pozorovaní je potenciálne nebezpečenstvo, ktoré asteroidy predstavujú pre život na Zemi (viď. filmy ako Asteroid, Armagedon, Drvivý dopad – treba však brať len zdravé jadro - obrázok 6). Vďaka tomuto strašiakovi sú vlády vo väčšine krajín sveta ochotné vedcom uvoľniť aspoň skromné prostriedky a tak sa môžeme dozvedieť oveľa viac o telesách, ktoré môžu potenciálne ohrozovať život na Zemi, v minulosti sa však naša ako i ostatné planéty zrodili práve z nich. Okrem toho sú prakticky jediným zdrojom pôvodného materiálu, z ktorého vznikla Slnečná sústava, keďže všetka ostatná hmota skončila v Slnku, alebo sa zásadne zmenila pri procese formovania planét či mesiacov a v ich geologicky aktívnej minulosti. Môžeme tak konečne poznávať onen povestný prach, z ktorého sme boli stvorení.