Planety trpasličí, malé a nejmenší

1. Planety trpasličí, maléa nejmenší Petr Scheirich Astronomický ústav AVČR, Ondřejov HaP Johanna Palisy, Ostrava, 11.1.2012

2. Vznik Sluneční Soustavy

3. Stáří Sluneční soustavy: 4567,2 ± 0,6 mil. let Co tento údaj udává? Je to stáří nejstarších pevných (zkondenzovaných) zrnek materiálu, které se podařilo najít a datovat v meteoritech. Jsou to takzvané CAI (calcium-aluminum-rich inclusions).

4. Krystalizace jádra Diferenciace na jádro, plášť a kůru Akrece na 10 až 100 km objekty (~ 3 miliony let) Vznik prvních kilometrových planetesimál: 10000 let! Během 10 mil. let (by) hvězdný vítr mladého Slunce odfoukl veškerý plyn. Velké plynné planety tedy musely vzniknout za kratší dobu. Vznik a vývoj prvních větších těles Kondenzace prvních pevných zrnek CAI • 4565 4560 4555 4550 4545 4540 • Stáří (miliony let)

5. Co se s malými tělesy dělo dále • Jakmile vznikly planety (především Jupiter), zvýšily se potkávací rychlosti malých těles – akrece se mění na fragmentaci Pro každou velikost planetky existuje velikost „impaktoru“, který ji dokáže rozbít na kusy. Čím menší je planetka, tím větší je počet jejích „impaktorů“ -> tím kratší je její životnost.

6. Co se s malými tělesy dělo dále • Všechny planetky menší než cca 400 km jsou produkty srážek původně větších těles! • Jen několik málo planetek (Ceres, Vesta, …) jsou (téměř) neporušené planetesimály, které přežily až do současnosti.

7. Meteority • Dělení meteoritů: • Kamenné • Chondrity • Achondrity • Lunární meteority • Nakhlity (z Marsu) • HED • (Howardity, Eucrity, Diogenity) • - Vesta • Železokamenné • Železné

8. Planetky • Hlavní pás – nejpočetnější skupina (co do počtu objevů) – „kobliha“ mezi Marsem a Jupiterem (2,1 – 3,27 AU). Ceres – 1801. Celkem 16 planetek s Ø nad 240 km. Dnes registrováno přes 500 000 planetek. • Trojané – v blízkosti libračních center soustavy Slunce-Jupiter (Lagrangeovy body) – 60° před a za J. • Blízkozemní planetky – přibližují se, nebo kříží dráhu Země. Největší: Ganymed – 41 km • Potenciálně nebezpečné asteroidy (PHA): na vzd. menší než 0,05 AU (20x vzd. Měsíce) s velikostí > 150 m

9. Velikosti největších planetek

10. Kuiperův pás a Kentauři • Obří ledová tělesa – kometární jádra –, která zbyla po vzniku Sluneční soustavy • Kentauři obíhají mezi drahami velkých planet – původně objekty Kuiperova pásu, jejichž dráhy změnilo gr. působení planet

11. Počty planetek

12. Prostorová hustota planetek

13. Trpasličí planety • Definice trpasličí planety (dwarf planet), • Valné shromáždění IAU Praha, 24.8. 2006: • Planeta Sluneční soustavy je těleso, které: • obíhá okolo Slunce • není měsícem • má dostatečnou hmotnost, aby jeho vlastní gravitace překonala vnitřní síly pevného tělesa, takže dosáhne tvaru odpovídajícího hydrostatické rovnováze (přibližně kulatého) • vyčistilo okolí své dráhy • Těleso, které splňuje pouze první tři kritéria, se nazývá trpasličí planeta. • Trpasličí planety za drahou Neptuna jsou nazývány Plutoidy.

14. Trpasličí planety • Současný oficiální (IAU) seznam trpasličích planet: • Ceres • Pluto • Makemake • Haumea • Eris

15. Trpasličí planety • Co to je trpasličí planeta??? • „Trpasličí planeta je těleso které vypadá jako planeta, ale není to planeta“  • Druhý bod definice: má dostatečnou hmotnost, aby jeho vlastní gravitace překonala vnitřní síly pevného tělesa, takže dosáhne tvaru odpovídajícího hydrostatické rovnováze (přibližně kulatého). • Co s tělesy, která po svém vzniku měla plastické nebo dokonce tekuté nitro, a tudíž se zformovala do hydrostatické rovnováhy, ale nyní již celý jejich objem utuhl? • Největší problém definice: stanovení tvaru tělesa vyžaduje poměrně detailní zobrazení!

16. Trpasličí planety • Kde je hranice velikosti pro trpasličí planetu? • ledová tělesa: D > 450 km Pluto, Eris, Makemake, Haumea, Ixion, Quaoar, Sedna, Orcus, Varuna, … (celkem asi 90 těles!) • kamenná tělesa: D > 800 km Ceres

17. Trpasličí planety • Odkud „spadla“ definice trpasličí planety: • Po objevu těles v Kuiperově pásu, velikostí srovnatelných s Plutem, začala být otázka nové definice planety aktuální • Komise IAU – roční příprava definice • Podle navrhované definice zůstávalo Pluto planetou, a s ním i další velká tělesa • Na kongresu IAU (2006) naprosto neprůchodné! • Během jednoho dne a noci připravila komise novou definici, která redukovala počet planet na 8, ale zachovala výjimečný status Pluta a dalších velkých těles…

18. Trpasličí planety • Bude se definice v budoucnu měnit? • Exkurze do historie: • „Definice“ planet v roce 1807: Planety jsou Merkur, Venuše, Země, Mars, Vesta, Juno, Ceres, Pallas, Jupiter, Saturn, Uran. • Ve druhé polovině 19. století jsme měli už desítky planet! Nová definice těles byla na spadnutí: malé planety (minor planets) • 2006: • Malé planety Trpasličí planety • (Minor planets) (Dwarf planets) • Co je menší???

19. Jak zjišťujeme velikosti trpasličích planet (a planetek): • Absolutní magnituda + (předpokládané) albedo • Přímé zobrazení • Zákryt hvězdy Pluto Eris Velikosti trpasličích planet… … se neustále mění

20. 1993 Pluto, Charon 2390 km

21. 1994 Pluto, Charon 2328 km

22. 2000 Pluto, Charon 2328 km Varuna 650-1300 km

23. 2001 Pluto, Charon 2328 km Varuna 900 km

24. 2002 Pluto, Charon 2328 km Quaoar 1300 km Varuna 1060 km

25. 2003 Pluto, Charon 2328 km Sedna 1200-1600 km Quaoar 1300 km Varuna 1060 km

26. 2004 Pluto, Charon 2328 km Orcus 1600 km Sedna 1200-1600 km Haumea ~1500 km Quaoar 1260 km Varuna 1060 km

27. 2005 Eris 2400 km Pluto, Charon 2328 km Orcus 1600 km Makemake 1600 km Nix Hydra Disnomia Vanth Sedna 1200-1600 km Haumea ~1500 km Quaoar 1260 km Varuna 936 km Namaka, Hi’iaka

28. 2006 Eris 2400 km Pluto, Charon 2306 km Orcus 1600 km Makemake 1600 km Nix Hydra Disnomia Vanth Sedna 1200-1600 km Haumea 1000x2000 km Quaoar 1260 km Varuna 936 km Namaka, Hi’iaka

29. 2007 Eris 2600 km Pluto, Charon 2322 km Orcus 1600 km Makemake 1600 km Nix Hydra Disnomia Vanth Sedna 1200-1600 km Haumea 1000x2000 km 2007 OR10 875-1400 km Quaoar 844 km Varuna 502 km Namaka, Hi’iaka Weywot

30. 2010 Eris 2326±12 km Pluto, Charon 2322 km Sedna 1200-1600 km Makemake 1360-1480 km Nix Hydra Disnomia Haumea ~1300 km 2007 OR10 875-1400 km Varuna 1003 km Quaoar 890 km Orcus 800-900 km Namaka, Hi’iaka Weywot Vanth

31. 2011 Eris 2326±12 km Pluto, Charon 2322 km Sedna 1200-1600 km Makemake 1360-1480 km Nix S/2011 P1 Disnomia Hydra Haumea ~1300 km 2007 OR10 1200 km Varuna 1003 km Quaoar 890 km Orcus 800-900 km Namaka, Hi’iaka Weywot Vanth

32. Co víme o trpasličích planetách? Eris Absorpční pásy zmrzlého metanu Odrazivost povrchu Eris Pluto Vlnová délka

33. Eris • Eris má mnohem světlejší povrch než Pluto • Odrazivost 86% vs. 60% • Rozdíl ve vzdálenost od Slunce • – jinovatka na povrchu Eris • Plynná atmosféra Eris má asi 10 cm Eris Pluto

34. Eris

35. Pluto

36. Pluto Snímky z HST

37. Ceres Střední až vnější části hlavního pásu planetek – složení ledově-kamenné.

38. Ceres

39. Ceres Složení povrchu odpovídá složení uhlíkatých chondritů, s příměsí hydratovaných minerálů (jílů).

40. Vesta Složení povrchu odpovídá složení meteoritů typu HED (Howardity, Eucrity, Diogenity), které se velice podobají pozemským vyvřelinám, případně horninám zemského pláště. Dlouho se uvažovalo o tom, že Vesta je diferencované těleso, a dnes je to považováno za prakticky prokázané.

41. Vesta

42. Sonda Dawn k planetkám Vesta a Ceres

43. Vesta ze sondy Dawn

44. Vesta ze sondy Dawn Zelená – pyroxen Červená Modrá: Staršímladší povrch Červená: 750nm/440nm Zelená: 750nm/920nm Modrá: 440nm/750nm

45. Vesta ze sondy Dawn Různé barvy odstínů paprsků u kráterů – různé vlastnosti podloží

46. Vesta ze sondy Dawn Intepretace gravitačních a topografických měření 524 km 3170 kg/m3 7400 kg/m3 214 km

47. Vesta ze sondy Dawn Impaktní pánev Rhea Silvia 475 km, 1 až 2 mld. let Ještě starší pánev! 370 km

48. Planetky navštívené sondami

49. Vnitřní struktura planetek

50. Mathilde - NEAR Ida a Dactyl - Galileo Fotogalerie planetek