Przetwarzanie danych osobowych

Nasza witryna korzysta z plików cookies

Wykorzystujemy pliki cookie do spersonalizowania treści i reklam, aby oferować funkcje społecznościowe i analizować ruch w naszej witrynie, a także do prawidłowego działania i wygodniejszej obsługi. Informacje o tym, jak korzystasz z naszej witryny, udostępniamy partnerom społecznościowym, reklamowym i analitycznym. Partnerzy mogą połączyć te informacje z innymi danymi otrzymanymi od Ciebie lub uzyskanymi podczas korzystania z ich usług i innych witryn.

Masz możliwość zmiany preferencji dotyczących ciasteczek w swojej przeglądarce internetowej. Jeśli więc nie wyrażasz zgody na zapisywanie przez nas plików cookies w twoim urządzeniu zmień ustawienia swojej przeglądarki, lub opuść naszą witrynę.

Jeżeli nie zmienisz tych ustawień i będziesz nadal korzystał z naszej witryny, będziemy przetwarzać Twoje dane zgodnie z naszą Polityką Prywatności. W dokumencie tym znajdziesz też więcej informacji na temat ustawień przeglądarki i sposobu przetwarzania twoich danych przez naszych partnerów społecznościowych, reklamowych i analitycznych.

Zgodę na wykorzystywanie przez nas plików cookies możesz cofnąć w dowolnym momencie.

Optyczne.pl

Partnerzy






Artykuły

Niebo przez lornetkę - Ceres, Westa i Toutatis

5 grudnia 2012

1. Planetoidy i planety karłowate

Niebo przez lornetkę - Ceres, Westa i Toutatis - Planetoidy i planety karłowate

Jasne planety świecące na rozgwieżdżonym niebie widział chyba każdy z nas. Nic więc dziwnego, że zauważyli je także ludzie prehistoryczni i starożytni. Ich nazwę zawdzięczamy właśnie im, bo w czasach antycznej Grecji nazwano je planétes czyli wędrowcami lub gwiazdami błądzącymi, widząc wyraźnie, że zmieniają one swoje położenie na sferze niebieskiej.

Co ciekawe, starożytni znali tylko sześć planet: rodzimą Ziemię, trzymającego się blisko Słońca Merkurego, świecącą jako Gwiazda Wieczorna lub Poranna planetę Wenus, czerwonawego Marsa, ogromnego Jowisza i dalekiego Saturna. Kolejna planeta Układu Słonecznego – Uran – czekała na odkrycie do roku 1781, kiedy to dojrzał ją i zidentyfikował William Herschel. Jest to o tyle dziwne, że w dobrych warunkach Uran jest bez problemów widoczny gołym okiem. Jego blask zmienia się bowiem w zakresie od 5.6 do 5.9 magnitudo – jest więc około dwóch razy jaśniejszy niż najsłabsze gwiazdy widoczne bez użycia instrumentu optycznego (6.5 magnitudo).


- - - - - - - - - - - - - - - - - - R E K L A M A - - - - - - - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Na odkrycie kolejnej planety – Neptuna – przyszło ludzkości czekać do roku 1846. Odkrycie tego ciała niebieskiego, to piękna i poruszająca historia – tryumf mechaniki nieba połączony zakręconymi ścieżkami jakimi potrafi chodzić nauka mieszając geniusz i pracowitość z uprzedzeniem oraz pychą. Materiał na zupełnie inną, ciekawą opowieść.

Neptuna bardzo trudno dojrzeć gołym okiem – co nie oznacza, że jest to niemożliwe. W maksimum swojego blasku jego jasność jest na tyle duża, że osoby obdarzone sokolim wzrokiem, obserwujące z ciemnych miejsc o wyjątkowej przejrzystości powietrza mają szanse dojrzeć go bez użycia lornetki czy teleskopu.

Więcej pełnoprawnych planet w Układzie Słonecznym nie ma. Nie oznacza to jednak, że to koniec obiektów, które możemy dojrzeć gołym okiem czy lornetką. Wręcz przeciwnie – takich obiektów jest całkiem sporo. Aby o nich opowiedzieć, musimy cofnąć się do czasów tuż przed odkryciem Urana, a więc do momentu, w którym ludzkość znała tylko sześć planet.

W roku 1762, Johann Daniel Titius, urodzony w Chojnicach astronom, fizyk i biolog, zauważył pewną ciekawą prawidłowość, której podlegają średnie odległości planet od Słońca. Jeżeli skonstruujemy ciąg liczb n=0, 1, 2, 4, 8, 16, 32,… czyli kolejne potęgi liczby dwa uzupełnione o zero, odległości planet od Słońca w jednostkach astronomicznych [AU] możemy wyrazić jednym wzorem:

d = 0.4 + 0.3n


Hipoteza ta została opublikowana w roku 1772 przez dyrektora obserwatorium astronomicznego w Berlinie Johanna Elerta Bodego i od tego czasu jest znana jako reguła Titiusa-Bodego.

Czy działa ona perfekcyjnie? Nie do końca. Zobaczmy jak przewidywała ona odległości ciał Układu Słonecznego w momencie jej opublikowania. Prezentuje to poniższa tabela.

Ciało Układu
Słonecznego
n Odległość
z reguły [AU]
Odległość
rzeczywista [AU]
Merkury
0
0.40
0.39
Wenus
1
0.70
0.72
Ziemia
2
1.00
1.00
Mars
4
1.60
1.52
?
8
2.80
?
Jowisz
16
5.20
5.20
Saturn
32
10.0
9.54


Jak widać, aby reguła działała poprawnie dla Jowisza i Saturna, należało przeskoczyć n=8. Po zastosowaniu tego zabiegu, odległości wszystkich znanych planet były odtwarzane z dość dobrą dokładnością. Brak stosunkowo bliskiego ciała dla n=8 powodował, że wielu ówczesnych naukowców traktowało regułę Titiusa-Bodego tylko jako ciekawostkę.

Sytuacja zmieniła się dość znacznie w roku 1781, kiedy to Herschel odkrył Urana. Po obliczeniu parametrów jego orbity okazało się, że średnia odległość tej planety od Słońca wynosi 19.2 AU. Reguła Titiusa-Bodego dla n=64 dawała wartość 19.6 AU. Znów zgodność była więc zaskakująco dobra. To spowodowało, że regułę zaczęto traktować znacznie poważniej. Na tyle poważnie, że dość intensywnie ruszyły poszukiwania brakującego ciała znajdującego się pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza. Co ważne, wkrótce je odkryto i – jak to często dzieje się w nauce – sytuacja faktyczna okazała się znacznie ciekawsza niż pierwotnie sądzono.

W tym momencie warto powiedzieć kilka słów o głównym bohaterze dalszej części tekstu, a mianowicie włoskim duchownym i profesorze teologii o nazwisku Giuseppe Piazzi. W momencie odkrycia Urana wykładał on matematykę na Uniwersytecie w Palermo. Udało mu się przekonać wicekróla Sycylii do wyłożenia funduszy na budowę obserwatorium astronomicznego. Nie mając w tej dziedzinie żadnego doświadczenia, Piazzi udał się na nauki do Francji i Anglii, gdzie szkolił się m.in. u odkrywcy Urana. Po zdobyciu odpowiedniego doświadczenia, w latach 1789–1791, Piazzi zaczął realizować swoje marzenie budując i zdobywając pierwsze instrumenty do swojego obserwatorium. Regularne obserwacje zaczął już w roku 1791.

Wielkie odkrycia to efekt nie tylko wiedzy, wytrwałości i ciężkiej pracy. Bardzo często to także splot korzystnych wydarzeń połączony z pojawieniem się odpowiedniego człowieka, we właściwym miejscu i czasie. Tak było i w tym przypadku. Piazzi rozpoczął swoje obserwacje, w momencie gdy poszukiwania ciała pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza były niejako na czasie. Co więcej, wiadomo było, że ciała tego należy szukać w płaszczyźnie ekliptyki (płaszczyźnie, w której poruszają się Ziemia i inne planety Układu Słonecznego). Ekliptyka przecina na niebie 12 doskonale znanych gwiazdozbiorów zodiakalnych oraz konstelację Wężownika. Niestety, w północnej Europie, gdzie znajdowała się znaczna większość ówczesnych obserwatoriów astronomicznych, część ekliptyki jest trudna do obserwacji. Konstelacje Koziorożca, Strzelca, Skorpiona, Wężownika i Wagi zawsze znajdują się nisko nad horyzontem i warunki do ich obserwacji są trudne. Piazzi miał to szczęście, że Palermo leży na południu Europy i pod koniec XVIII wieku był najbardziej wysuniętym na południe obserwatorem europejskim. Warunki do obserwacji ekliptyki miał więc najlepsze ze wszystkich ówczesnych astronomów. Piazzi potrafił to wykorzystać.

Warto sobie uzmysłowić, że zarówno w życiu, jak i w nauce, do sukcesu często dochodzi się latami. Od rozpoczęcia pracy w obserwatorium do największego odkrycia Piazziego minęła bowiem prawie cała dekada. Co jeszcze ciekawsze, do tego największego odkrycia doszło nie podczas zwykłej nocy lecz podczas noworocznej nocy z 31 grudnia 1800 roku na 1 stycznia roku 1801. Wtedy właśnie Piazzi, w konstelacji Byka, dostrzegł obiekt, którego nie było na żadnych mapach. Ponieważ wtedy znano już gwiazdy zmienne, Piazzi uznał, że ma do czynienia z nowym obiektem gwiazdowym, który właśnie pojaśniał. Obserwacje z kolejnych nocy pokazały jednak, że ciało przemieściło się na sferze niebieskiej. Jeśli ruch ciała na nieboskłonie jesteśmy w stanie zobaczyć z dnia na dzień, sprawa staje się jasna i wiemy, że mamy do czynienia z obiektem znajdującym się w Układzie Słonecznym. Piazzi wciąż był jednak ostrożny z formułowaniem wniosków i nazwał nowe ciało kometą.

Niebo przez lornetkę - Ceres, Westa i Toutatis - Planetoidy i planety karłowate
Ceres sfotografowana w styczniu 2003 roku przez Teleskop Kosmiczny Hubble’a. Żródło: NASA, ESA,
J. Parker (Southwest Research Institute), P. Thomas (Cornell University), L. McFadden (University
of Maryland, College Park), M. Mutchler i Z. Levay (STScI)


Obserwacje Piazziego dotarły do Carla Gaussa, który niewiele wcześniej zaproponował nową metodę liczenia orbit opartą o trzy obserwacje astrometryczne. Szybko okazało się, że Ceres (nazwa nowego obiektu zaproponowana przez Piazziego) mocno różni się od komet, pod względem kształtu orbity oraz wielkości bardziej przypominając małą planetę. Co więcej, jej średnia odległość od Słońca wynosi 2.77 AU, czyli prawie dokładnie tyle ile przewiduje reguła Titiusa-Bodego! W tym momencie wszystko wyglądało idealnie. Do czasu…

Niebo przez lornetkę - Ceres, Westa i Toutatis - Planetoidy i planety karłowate
Trójwymiarowa mapa planetoidy Westa skonstruowana na podstawie obrazów z Teleskopu
Kosmicznego Hubble’a. Źródło: Ben Zellner (Georgia Southern University), Peter Thomas (Cornell
University) i NASA

Kilka miesięcy po prezentacji obliczeń Gaussa, niemiecki astronom Heinrich Wilhelm Olbers zabrał się za obserwacje Ceres. W tym samym rejonie nieba odnalazł jednak jeszcze jeden obiekt o podobnej jasności, który także przemieszczał się na tle gwiazd. Po obliczeniu orbity okazało się, że jest ona bardzo podobna do orbity Ceres, a jej półoś wynosi prawie dokładnie tyle samo (też 2.77 AU). Obiekt został nazwany Pallas.

Dalsze odkrycia pojawiły się w kolejnych latach. Już 1 września 1804 roku Karl Harding odkrył planetoidę Juno. Potem, 29 marca 1807 roku, na scenę znów wkroczył Olbers donosząc o odkryciu Westy. W ciągu pół wieku od dojrzenia Ceres przez Piazziego liczba nowoodkrytych obiektów sięgnęła dziesięciu. Dziesiąta na liście planetoida Hygiea została zauważona przez Annibale’a de Gasparisa w dniu 12 kwietnia 1849 roku w Neapolu.

Niebo przez lornetkę - Ceres, Westa i Toutatis - Planetoidy i planety karłowate
Porównanie rozmiarów Księżyca (szare koło) i największych ciał głównego pasa planetoid. 1 Ceres,
2 Pallas, 3 Juno, 4 Vesta, 5 Astraea, 6 Hebe, 7 Iris, 8 Flora, 9 Metis, 10 Hygiea. Źródło: Wikipedia.

Dziś wiemy już, że między orbitami Marsa i Jowisza nie ma jednej dużej planety lecz tzw. pas planetoid obejmujący kilkaset tysięcy mniejszych obiektów (obecnie skatalogowano ich już ponad 300 tysięcy). Nie są one pozostałością jednej dużej planety. Po pierwsze, całkowita masa wszystkich obiektów z pasa planetoid to tylko 4% masy naszego Księżyca. Nawet jeśli udałoby się z nich utworzyć jedną planetę, to nie byłaby ona imponująca. Współczesne symulacje powstawania Układu Słonecznego pokazują, że na skutek silnego oddziaływania grawitacyjnego masywnego Jowisza, ciała z pasa planetoid nigdy nie miały szansy na połączenie się w jedną planetę.

Niebo przez lornetkę - Ceres, Westa i Toutatis - Planetoidy i planety karłowate
Położenia największych planetoid na tle orbit bliższych Słońcu planet. Żródło: Wikipedia

Jest kilka powodów, dla których o planetoidach piszemy w tym cyklu i właśnie teraz. Po pierwsze, największe obiekty z pasa planetoid są naprawdę jasne. Ceres i Westę, w sprzyjających warunkach, możemy dojrzeć gołym okiem. Kolejne kilkadziesiąt obiektów jest bez problemów w zasięgu małych nawet lornetek. To już dostateczny powód do tego, aby ciała te stały się bohaterem jednego z odcinków naszego cyklu.

Obecnie dochodzi jeszcze jeden ważny czynnik. Tak się szczęśliwie złożyło, że w miesiącu grudniu wystąpią doskonałe warunki do podziwiania aż trzech ciekawych ciał z pasa planetoid. Dnia 9 grudnia w opozycji (a więc najbliżej Ziemi, dokładnie po przeciwnej stronie nieba niż Słońce) znajdzie się Westa. Dziewięć dni później w opozycji będzie Ceres. Pierwsza z nich osiągnie blask 6.4 magnitudo, a druga 6.7 magnitudo. Obie będą więc na granicy widzialności gołym okiem i w zasięgu nawet najmniejszych lornetek. Trzecie ciało to planetoida Toutatis – niewielki obiekt, który co cztery lata przelatuje bardzo blisko Ziemi. Do kolejnego bliskiego przelotu dojdzie już w dniach 11–12 grudnia, kiedy to planetoida zbliży się do nas na odległość tylko 6.9 milionów km (0.046 AU).

Gratka w postaci jednoczesnej obserwacji aż trzech ciekawych obiektów podobnego typu, leżących na sferze niebieskiej całkiem blisko siebie nie zdarza się często. Grzechem byłoby nie wykorzystać jest do zachęty do spojrzenia w niebo. Chcą zaoszczędzić największym zmarźlakom ślęczenia na mrozie, lojalnie ostrzegam, że planetoidy nie są tak efektowne w obserwacjach jak choćby obiekty z katalogu Messiera. Patrząc na nie przez lornetkę ujrzymy je jako punkciki świetlne praktycznie niczym nie różniące się od gwiazd. Cierpliwi obserwatorzy zobaczą jednak, że po pewnym czasie (w przypadku najbliższych Ziemi obiektów wystarczy nawet pół godziny) planetoidy przemieszczą się na tle odległych gwiazd. Do tego dochodzi satysfakcja z faktu, że dojrzeliśmy na własne oczy obiekty, o których istnieniu jeszcze ponad 200 lat temu nikt nie miał pojęcia.

Przedstawmy teraz w kilku słowach głównych bohaterów naszego tekstu. Ceres to największy z obiektów głównego pasa planetoid i najbliższa nam planeta karłowata. Porusza się ona po prawie kołowej orbicie (mimośród e=0.076) o wielkiej półosi wynoszącej 2.77 AU. Orbita ta jest nachylona do płaszczyzny ekliptyki pod kątem 10.59 stopnia. Okres orbitalny wynosi 4 lata i 219 dni.

Niebo przez lornetkę - Ceres, Westa i Toutatis - Planetoidy i planety karłowate
Przekrój przez planetę karłowatą Ceres. Źródło: NASA, ESA i A. Feild (STScI)


Dokładne rozmiary Ceres to 975×909 km, co powoduje, że w pasie głównym jest obiektem największym i najbardziej masywnym. Jej masa jest na tyle duża, że stanowi aż 1/3 masy wszystkich planetoid. Średnia gęstość materii, z której jest zbudowana Ceres wynosi 2.1 grama na centymetr sześcienny.

Powierzchnia Ceres ma ciemny odcień, pokryta jest materiałem bogatym w węgiel. Stąd jej albedo (zdolność odbijania promieni słonecznych) jest bardzo małe i wynosi tylko 9%. Badania radarowe wykazały, że powierzchnię Ceres zalega drobnoziarnisty pył zwany regolitem. Wnętrze Ceres składa się z dużego skalnego jądra, ponad którym rozciąga się warstwa lodu wodnego i cienka skorupa zewnętrzna z lekkich minerałów (tzw. płaszcz).

Niebo przez lornetkę - Ceres, Westa i Toutatis - Planetoidy i planety karłowate
Obraz powierzchni planetoidy Westa uzyskany na podstawie zdjęć wykonanych przez sondę Dawn
w okresie od lipca 2011 do września 2012 roku. Źródło: NASA/JPL-Caltech/UCAL/MPS/DLR/IDA


Czwarte pod względem kolejności odkrycia ciało z pasa planetoid to Westa. Jest ona wyraźnie mniejsza od Ceres i ma bardziej nieregularny kształt. Jej rozmiary to 560×578×458 km. Westa jest drugim pod względem masy (po Ceres) ciałem krążącym w pasie planetoid i trzecim co do wielkości (po Ceres i Pallas). Jej spora masa, przy małych gabarytach, jest wynikiem dużej i wyraźnie większej niż u Ceres gęstości, która wynosi 3.4 grama na centymetr sześcienny.

Orbita planetoidy Westy nachylona jest pod kątem 7.1 stopnia do ekliptyki, a jej mimośród wynosi e=0.09. Ciało to krąży w średniej odległości 2.36 AU wokół Słońca i pełnego obiegu dokonuje w 3 lata i 230 dni.

Niebo przez lornetkę - Ceres, Westa i Toutatis - Planetoidy i planety karłowate
Północny biegun planetoidy Westa widziany w sierpniu 2012 roku przez sondę Dawn.
Źródło: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA

Westa ma bardzo duże albedo, którego wartość jest szacowana na aż 42%. Dzięki temu oraz faktowi, że porusza się po trochę ciaśniejszej orbicie niż Ceres, na naszym niebie jest najjaśniejszą planetoidą. W trakcie wielkich opozycji jej blask może sięgać nawet 5.5 magnitudo, co pozwala dojrzeć ją gołym okiem nawet z miasta.

Niebo przez lornetkę - Ceres, Westa i Toutatis - Planetoidy i planety karłowate
Porównanie rozmiarów Marsa (na dole), planety karłowatej Ceres i planetoid Westa, Gaspra, Eros
oraz Ida. Źródło: NASA, ESA i A. Feild (STScI)

Obecnie Westa i Ceres są głównymi celami sondy NASA o nazwie Dawn. Sonda ta wystartowała we wrześniu 2007 roku i po kilku latach podróży dotarła do swojego pierwszego głównego celu, czyli właśnie Westy. Wejście na orbitę planetoidy nastąpiło 16 lipca 2011 roku. Dawn badał Westę przez ponad rok i we wrześniu 2012 roku odleciał w kierunku Ceres. Dotarcie do tej planety karłowatej i rozpoczęcie jej badań zaplanowano na luty 2015 roku.

Trzecie ciało, którym chcemy się zająć w tym artykule, różni się dość znacząco od Ceres i Westy, zarówno pod względem rozmiarów jak i kształtu orbity. Planetoida 4179 Toutatis została po raz pierwszy zauważona w roku 1934. Wkrótce potem, wraz z oddalaniem się od Ziemi, jej blask osłabł i zniknęła ona z zasięgu ówczesnych teleskopów. Ponowne odkrycie nastąpiło w roku 1989 i wtedy dopiero okazało się z jak ciekawym obiektem mamy do czynienia.

Planetoida porusza się po dość niestabilnej i wydłużonej orbicie o mimośrodzie wynoszącym aż e=0.63 będącej w rezonansie 1:4 z Ziemią i 3:1 z Jowiszem. Orbita ta jest tak usytuowana w przestrzeni, że Toutatis co cztery lata przelatuje bardzo blisko naszej planety. Odległość ta potrafi być naprawdę niewielka. Na przykład, we wrześniu 2004 roku Ziemię i planetoidę dzieliło tylko 0.01 AU, a więc odległość niespełna cztery razy większa niż średnia odległość Księżyca od Ziemi.

Niebo przez lornetkę - Ceres, Westa i Toutatis - Planetoidy i planety karłowate
Radarowe obrazy planetoidy Toutatis otrzymane podczas zbliżenia do Ziemi w roku 1992. Źródło:
NASA i JPL


Tak bliskie przeloty umożliwiły dokładne zbadanie Toutatis przy pomocy technik radarowych. Mierząc dokładny czas wysłania i odebrania fal radiowych emitowanych w kierunku planetoidy, astronomowie byli w stanie wygenerować jej trójwymiarowy obraz. Dzięki temu wiemy, że Toutatis ma nieregularny, podwójny kształt i rozmiary 4.5×2.4×1.9 km.

Choć orbita Toutatis nie jest do końca stabilna, na razie ciało to nie zagraża naszej planecie. Przez najbliższe 500–600 lat do zderzenia nie dojdzie na pewno. Później, znacznie bardziej prawdopodobnym od zderzenia scenariuszem jest taka destabilizacja orbity, że Toutatis może zostać wyrzucona z naszego Układu Słonecznego.

Po krótkim przedstawieniu głównych bohaterów naszego tekstu, przyszedł czas na omówienie warunków do ich obserwacji. Gdy ciało znajduje się w opozycji, z definicji warunki do jego podziwiania są najlepsze, bo świeci po przeciwnej stronie nieba niż Słońce i góruje w okolicach północy. Opozycja opozycji jednak nierówna. Gdyby wypadała ona w czerwcu, planetoida świeciłaby niziutko nad horyzontem w konstelacji Strzelca lub Skorpiona, a w obserwacjach przeszkadzałyby krótkie i jasne czerwcowe noce.

Obecnie mamy znacznie więcej szczęścia. Ceres i Westa, a niedługo także Toutatis, świecą w gwiazdozbiorze Byka, niedaleko bardzo jasnego Jowisza. Z ich odnalezieniem nie powinniśmy mieć więc najmniejszych problemów. Co więcej, czas opozycji tych ciał pokrywa się prawie dokładnie z nowiem Księżyca, który wypada 13 grudnia. O ile pogoda dopisze, będziemy mieli do dyspozycji ciemne i bezksiężycowe noce, a więc warunki idealne do obserwacji słabych obiektów.

Jeśli mieszkamy daleko od intensywnych świateł miejskich i mamy dobry wzrok, możemy pokusić się o próbę dostrzeżenia Ceres i Westy gołym okiem. Będzie to jednak trudne i mało efektowne. Znacznie lepiej wykorzystać do obserwacji lornetkę. Ze względu na duży blask obu ciał, tutaj możemy wykorzystać do obserwacji nawet małe turystyczne lornetki o obiektywach 25–32 mm, czy trochę większe instrumenty klasy 8×42 czy 10×42. Zdecydowanie jednak najbardziej polecam użycie nocnych, przeglądowych klasyków czyli 7×50, 8×56 lub 9×63, ewentualnie dla starszych osób, znacznie bardziej uniwersalnego instrumentu jakim jest model 10×50. Ich obiektywy zbierają już duże ilości światła, co pozwoli nam zobaczyć mrowie gwiazd Drogi Mlecznej, która zahacza o część konstelacji Byka, w której świecą omawiane ciała. Dodatkowo, powiększenia od 7 do 10x, które oferują nam te lornetki, bez problemów nadają się do obserwacji z ręki.

Niebo przez lornetkę - Ceres, Westa i Toutatis - Planetoidy i planety karłowate
Lornetki Delta Optical z serii Titanium doskonale nadają się do podziwiania Ceres i Westy.

Toutatis to już znacznie trudniejszy do obserwacji obiekt i dość spore wyzwanie dla początkujących obserwatorów. W przypadku jej odnalezienia satysfakcja może być jednak podwójna. Po pierwsze, powinno nas ucieszyć, że udało nam się uchwycić tak słaby obiekt, a po drugie, w jej przypadku, zmianę położenia na tle gwiazd można rejestrować niejako z godziny na godzinę.

Do największego zbliżenia Toutatis do Ziemi dojdzie 12 grudnia i wtedy jasność planetoidy będzie wynosić tylko 10.9 magnitudo. Będzie więc ona ponad 50 razy słabsza od najsłabszych gwiazd widocznym gołym okiem. W następnych dniach jasność Toutatis będzie jednak rosnąć i maksimum swojego blasku (10.5 magnitudo) ciało to osiągnie w dniach 15–18 grudnia.

Niebo przez lornetkę - Ceres, Westa i Toutatis - Planetoidy i planety karłowate
Żeby mieć pewność dojrzenia Toutatis musimy wyposażyć się w lornetkę o obiektywie około 70 mm.

Wartość 10.5 magnitudo to naprawdę niewiele. W wielu przypadkach jest to granica zasięgu lornetki klasy 7×50 czy 10×50 i tego typu instrumenty mogą okazać się za małe by dojrzeć Toutatis. Aby mieć pewność, że planetoidę zaobserwujemy, znacznie lepiej wyposażyć się w lornetki klasy 70–100 mm. Instrumenty o parametrach 20×80 czy 25×100 powinny bez problemów pokazać nam Toutatis, a także wiele słabszych od niej gwiazd. Zasięg gwiazdowy tego typu lornetek to zakres 11.8–12.3 magnitudo, a więc jesteśmy nimi w stanie rejestrować obiekty kilka razy słabsze niż omawiana planetoida.

Zostało nam jeszcze do omówienia, kiedy wyjść na obserwacje i gdzie patrzeć. Najlepszy czas do obserwacji to okres od 7 do 20 grudnia. W tym czasie wszystkie omawiane obiekty są najjaśniejsze, a w obserwacjach zupełnie nie przeszkadza Księżyc. Na obserwacje najlepiej wyjść około północy. Gdy spojrzymy w kierunku południa, naszym oczom powinien ukazać się następujący widok.

Niebo przez lornetkę - Ceres, Westa i Toutatis - Planetoidy i planety karłowate
Widok na południowy horyzont w połowie grudnia 2012 roku w okolicy północy.


Trochę na wschód od kierunku południowego, na wysokości około 20 stopni dojrzymy Syriusza – najjaśniejszą gwiazdę nieba. Dokładnie na południu, na wysokości około 40 stopni dojrzymy charakterystyczną konstelację Oriona z jego pasem, czerwonawą Betelguese na prawym ramieniu i niebieskawym Rigelem na lewym kolanie. Na wysokości niespełna 60 stopni nad południowym horyzontem dojrzymy Jowisza. Pod nieobecność Księżyca, on będzie najjaśniejszym obiektem na niebie. Niespełna pięć stopni pod nim dojrzymy pomarańczowego Aldebarana – najjaśniejszą gwiazdę z konstelacji Byka. Jowisz i Aldebaran to doskonałe punkty orientacyjne, bo od nich do omawianych planetoid mamy już kilka-kilkanaście stopni. Tak naprawdę, dysponując lornetką o polu widzenia 7–8 stopni możemy ustawić ją na Jowisza i Aldebrana, przesunąć odrobinę w lewo i już powinniśmy mieć w polu widzenia Westę. Ceres świeci jeszcze trochę dalej na wschód. Jej odległość od Jowisza wynosi około 15 stopni.

Niebo przez lornetkę - Ceres, Westa i Toutatis - Planetoidy i planety karłowate
Trasa Ceres i Westy na tle gwiazd konstelacji Byka w grudniu 2012 roku.


Jak widać z powyższej mapki, trasa Ceres zahacza o krawędź Drogi Mlecznej. Obserwując lornetką o dużym obiektywie, zobaczymy tę planetę karłowatą na tle ogromnej ilości słabych gwiazd należących do Naszej Galaktyki. Ceres, świecąc z blaskiem około 7 magnitudo, będzie jednak jaśniejsza od znacznej większości nich.

Jeśli chodzi o Toutatis, to jej obserwacje można rozpocząć około 12 grudnia. W tym czasie będzie ona przemieszczać się przez konstelacje Wieloryba i Ryb. Około północy odnajdziemy je trochę na zachód od omawianego wcześniej obszaru, około 25 stopni nad południowo-zachodnim horyzontem. W dniach 12–15 grudnia, w przypadku obserwacji Toutatis, nie warto czekać więc do północy. Aby uchwycić obiekt w górowaniu (a więc najwyżej nad horyzontem), trzeba wyjść na obserwacje około godziny 20:30 naszego czasu. Wtedy należy spojrzeć dokładnie na południe, na wysokość około 40 stopni nad horyzont i posługiwać się pierwszą z zamieszczonych poniżej mapek.

Niebo przez lornetkę - Ceres, Westa i Toutatis - Planetoidy i planety karłowate
Trasa planetoidy Toutatis na tle gwiazd konstelacji Wieloryba i Ryb w dniach 12–15 grudnia br.

Niebo przez lornetkę - Ceres, Westa i Toutatis - Planetoidy i planety karłowate
Trasa planetoidy Toutatis na tle gwiazd konstelacji Wieloryba, Barana i Byka w dniach
15–20 grudnia br.

Dnia 16 grudnia Toutatis przejdzie do konstelacji Byka i zacznie zbliżać się do Jowisza i Aldebarana. Prawie dokładnie pomiędzy nimi znajdzie się w okolicach 20 grudnia, świecąc wtedy niespełna dwa stopnie od Aldebarana. W okolicach 20–22 grudnia można tak ustawić pole widzenia naszej lornetki, aby znalazły się w nim jednocześnie Jowisz, Aldebaran, Westa i Toutatis.

Nic nie stoi na przeszkodzie, aby pokusić się o wykonanie grupowego zdjęcia wszystkich omawianych obiektów. Konstelacja Byka, na tle której dochodzi do opisywanych wydarzeń, rozciąga się na szerokość około 40 stopni. Oznacza to, że zastosowanie obiektywu o ogniskowej 35–50 mm (na pełnej klatce) powinno wystarczyć nam do uwiecznienia wszystkich bohaterów niniejszego tekstu. Polecam zastosować najjaśniejsze dostępne nam obiektywy (najlepiej stałoogniskowe o świetle f/1.4–2.0), leciutko (o 1/3–2/3 EV) je przymknąć aby wyeliminować komę i winietowanie oraz zwiększyć rozdzielczość oraz stosować czasy ekspozycji niespełna 10 sekund. Wtedy gwiazdy powinny być wciąż punktowe (nawet w przypadku braku specjalnego montażu paralaktycznego z prowadzeniem), a zasięg uzyskany na czułościach ISO 3200–6400, powinien pozwolić nam zarejestrować nawet słabą Toutatis.

Niebo przez lornetkę - Ceres, Westa i Toutatis - Planetoidy i planety karłowate
Zdjęcie fragmentu konstelacji Byka wykonane w nocy z 18 na 19 października 2012 roku aparatem
Sony NEX-6 oraz obiektywem Zeiss 1.8/24. Powstało przez złożenie 16 ekspozycji (każda 8 sekund
na ISO 3200). Najjaśniejszym obiektem jest Jowisz, strzałkami zaznaczono Ceres (najbardziej po
lewej) i Westę. W momencie wykonywania zdjęcia ich blask był kilka razy mniejszy niż obecnie.
Fot. A. Olech

Zakończenie tego artykułu będzie refleksją na temat tego, jak pokręconymi ścieżkami chodzi nauka. Ceres, w momencie odkrycia, została uznana za gwiazdę zmienną. Chwilę potem została przemianowana na kometę, by po kilku miesiącach stać się planetą. Planetą pozostawała przez małe kilkadziesiąt lat, a następnie została zdegradowana do roli planetoidy. W roku 2006, wraz ze zmianami w nomenklaturze ciał Układu Słonecznego zaproponowanymi przez Międzynarodową Unię Astronomiczną stała się ponownie planetą, tyle że karłowatą. Dla odmiany Pluton, który od momentu odkrycia był uznawany za planetę, w roku 2006 przestał być pełnoprawną planetą i razem z Ceres stał się planetą karłowatą.

Największym bohaterem i wygraną okazała się reguła Titiusa-Bodego. W XX wieku jej waga była umniejszana, bo z przewidywaniem położenia Neptuna poradziła sobie średnio (błąd ponad 8 AU), a z położeniem Plutona nie poradziła sobie wcale (przewidywana odległość to 77 AU, a rzeczywista wynosi 39 AU). Dzisiaj jednak Pluton nie jest już pełnoprawną planetą. Obecnie zaliczamy go do obiektów należących do tzw. Pasa Kuipera, kolejnego pasa planetoid rozciągającego się poza orbitą Neptuna. Pasa, w którym jest przynajmniej kilka obiektów, które od Plutona mogą być większe i bardziej od niego zasługiwać na miano planety. Promienie ich orbit także potrafią być znacznie większe niż w przypadku Plutona. Przykładowo, Sedna porusza się po eliptycznej orbicie o wielkiej półosi wynoszącej aż 544 AU. Porównywalna gabarytami z Plutonem planeta karłowata Eris ma orbitę o półosi 68 AU. Wynik 77 AU „wyrzucany” przez formułę Titiusa-Bodego wydaje się więc dobrym przybliżeniem dla całego Pasa Kuipera.

Najciekawsze jest to, że naukowcy do dzisiaj nie wiedzą dlaczego tak prosta formuła jest tak skuteczna w przewidywaniu odległości ciał Układu Słonecznego. Najprawdopodobniej może to wynikać z faktu, że rezonanse pomiędzy orbitami największych obiektów tworzą strefy zabronione, w których planety nie mogą się uformować. Modele powstawania Układu Słonecznego oraz obserwacje pierwszych pozasłonecznych układów planetarnych wydają się wskazywać na to, że reguła Titiusa-Bodego (lub jej odpowiedniki) mogą być prawem uniwersalnym.


Sponsorem cyklu „Niebo przez lornetkę” jest firma:
Niebo przez lornetkę - Ceres, Westa i Toutatis - Planetoidy i planety karłowate