Zákryt hvězdy SAO 94989 planetkou 308 Polyxo

Zákryty hvězd planetkami patří v posledním desetiletí mezi amatéry k nejsledovanějším úkazům. Důvodem je, že i s poměrně jednoduchými pomůckami, jako jsou hodinky a diktafon, lze získat data, jejichž vědecká hodnota může být poměrně vysoká. Na základě odpozorovaného zákrytu je totiž za určitých okolností možné až řádově zvýšit přesnost dráhy sledované planetky. Navíc je-li takových jednotlivých pozorování více, lze přibližně odhadnout tvar vzdáleného asteroidu. Toho lze jinak docílit pouze pomocí výkonných radarů a i to jen u planetek, které prolétají v těsném okolí Země. Navíc se v poslední době ukazuje, že nemalá skupina objektů hlavního pásu asteroidů je tvořena dvojicí vzájemně obíhajících těles. Takový zákryt pak dává možnost tuto podvojnost odhalit.

Obr. 1: Snímek hvězdné oblohy metodou driftu pořízený kamerou SBIG ST-7 a teleobjektivem MTO 8/500 na Hvězdárně Vsetín 24.1.2004. Délka expozice 20 s. Nejslabší hvězdy jsou asi +10 mag.

Obr. 2: Mapka průběhu zákrytu. Stín planetky Polyxo se pohyboval po Zemi ve směru od východu na západ od Iránu po Skotsko. Do ČR měl podle této předpovědi dorazit 30.1. v 00:06 SEČ. [2]

Obr. 3: Snímek zákrytu hvězdy SAO 94989 (silná přerušená čára) planetkou Polyxo, který nastal 30.1. 2004 v 00:06:50,9 SEČ. Délka expozice 180 s.

Obr. 4: Graf zachycující průběh jasnosti hvězdy SAO 94989 během zákrytu 30.1.2004.

Obr. 5: Výřez oblasti samotného zákrytu. Graf zachycuje průběh jasnosti hvězdy SAO 94989 – černá křivka, jas pozadí – červená křivka. Modrými šipkami jsou znázorněny okamžiky začátku a konce zákrytu i délka jeho trvání.

Nejčastěji používanou metodou sledování zákrytů hvězd planetkami je vizuální pozorování prostřednictvím dalekohledu. I s poměrně malým přístrojem je možné zaznamenat zákryty hvězd s jasností kolem +9 mag. Úkolem pozorovatele je v tomto případě sledovat pokles jasnosti hvězdy (v předem přibližně známém čase) a zaznamenat co nejpřesněji počátek a konec úkazu pro své stanoviště. Vizuální metoda má však řadu omezení. Její přesnost je u každého dána fyziologickými možnostmi rychlosti reakce. Chyba, kterou pozorovatel při spouštění a zastavování stopek udělá, neklesne asi pod 0,3 s.

Výhodnější metodou, která však není amatérům příliš dostupná, je použití kamer s CCD prvky. V praxi se používají dva typy. Jednak TV kamery, které mají dostatečně vysokou frekvenci snímání na to, aby dávaly výsledky s přesností kolem 0,2 s. Jejich nevýhodou je však nízká citlivost. Pozorovatel je tak omezen na sledování zákrytů jen poměrně jasných hvězd a takové úkazy nejsou příliš časté. Druhou možností jsou ještě dražší a o to nedostupnější speciální astronomické CCD kamery, které jsou mnohem citlivější a umožňují tak (v kombinaci s vhodným přístrojem) sledování zákrytů až do hranice kolem +11 mag.

V případě použití astronomické CCD kamery, jejíž funkce je principiálně totožná s digitálními fotoaparáty, je postup pozorování následující. Do zorného pole kamery, která je namontována na objektiv s pokud možno co největším průměrem, je podle vyhledávací mapky nastavena daná hvězda. Ta se v důsledku rotace Země pohybuje v zorném poli od jednoho okraje k druhému. Probíhá-li na takto připraveném zařízení expozice, budou jasnější hvězdy na snímku zaznamenány jako čáry (Obr. 1). Došlo-li navíc během snímání k zákrytu hvězdy planetkou (tak jak předpokládáme), projeví se to přerušením stopy sledované hvězdy (Obr. 3). Tento způsob záznamu je znám jako metoda driftu (drift scan) a je omezen především rozměry čipů CCD kamer. Hvězda totiž proběhne celé zorné pole za poměrně krátkou dobu, která nepřímo závisí na ohniskové vzdálenosti použitého dalekohledu. Při použití teleskopu s ohniskem kolem 1 m může být dosažená přesnost takového měření až 0,1 s [1].

Na noc 29./30. ledna byl předpovězen zákryt hvězdy SAO 94989 planetkou (308) Polyxo. Celý úkaz byl pozorovatelný v pásu táhnoucím se po zeměkouli mezi Íránem a Skotskem (Obr. 2). Do České republiky měl stín asteroidu dorazit 30. ledna přibližně v 00:06 SEČ. Hvězda o jasnosti +7,3 mag měla být zakryta na neobvykle dlouhou dobu až 22,7 s v centru stínu. Její jasnost měla navíc poklesnout o 5,4 mag [2].

Přestože s pozorováním takového typu zákrytů neměl nikdo z členů astronomických kroužků při Hvězdárně Vsetín žádné zkušenosti, pokusili jsme se celý úkaz zaznamenat. Ke snímání byla použita CCD kamera SBIG ST7 připojená k fotografickému teleobjektivu MTO 8/500. Ten byl uchycen na německé paralaktické montáži v pozorovatelně vsetínské hvězdárny. Metoda driftu popsaná dříve byla částečně odzkoušena již 24. ledna 2004. Tehdy se ukázalo, že použitým zařízením jsme při binningu 2x2 (sčítání 4 pixelů ve čtverci 2x2 do jednoho) schopni zaznamenat hvězdy o jasnosti kolem +10,5 mag. Výhodnější by sice bylo použít maximálního rozlišení kamery (bez binningu), ale tuto možnost se nepodařilo spolehlivě vyzkoušet kvůli špatnému počasí. Použitá kombinace přístrojů má zorné pole cca 51’x34’, kterým hvězda projde za necelé 4 minuty. To dává dostatek času pro pohodlné zaznamenání jak samotného úkazu tak počátku a konce expozice, které jsou vhodnými časovými značkami.

Ani 29. ledna nám počasí nepřálo. Celý večer bylo úplně zataženo a poletoval sníh. Podle snímků z družice Meteosat bylo sice možné usoudit, že jistá naděje na odpozorování tohoto zákrytu ještě zůstává, ale bylo třeba ještě vyzkoušet vybavení. Jelikož pozorovatelna vsetínské hvězdárny je primárně určena k popularizaci a nikoliv k odborné činnosti, je třeba CCD kameru namontovat a zapojit před každým pozorováním znovu. To jsme však vzhledem k panujícím atmosférickým podmínkám odkládali stále na pozdější dobu.

Zhruba ve 23 h SEČ jsem (již sám) poprvé ten večer spatřil Měsíc v první čtvrti, jak prosvítá přes mraky. Na západě se však v nižším patře oblaků objevila trhlina. Hvězdy byly stíněny jen poměrně nerovnoměrnou cirrovitou oblačností. Kameru a dalekohled jsem začal zapojovat na poslední chvíli, tedy kolem 23:30 SEČ. Hvězdu, která byla tu noc objektem našeho zájmu, jsem poprvé spatřil ve 23:50 SEČ. Přes oblačnost byla v hledáčku pozorovatelná jen ztěží, ale zlepšovalo se to.

Hvězdu jsem posunul na pravý okraj zorného pole kamery (obraz je v obou osách zrcadlově převrácený) a čekal na zvolený okamžik. V 00:05:45 SEČ jsem vypnul hodinový stroj a o pět sekund později zahájil expozici. Vizuálně jsem chtěl celý úkaz alespoň spatřit, a tak jsem zamířil k hlavnímu dalekohledu. Neuvědomil jsem si však, že jeho zorné pole je jednak o třetinu menší, než v případě CCD kamery napojené na MTO, a navíc MTO a hlavní dalekohled nejsou úplně souosé. V zorném poli jsem tak žádnou jasnou hvězdu neviděl. Když jsem odhlédl od dalekohledu, bylo již 00:08:35 SEČ – tedy po všem. Vizuálně jsem neviděl nic.

Když však CCD kamera v 00:08:50 SEČ ukončila automatickou tříminutovou expozici, na monitoru se objevila síť rovnoběžných čar – stop několika naexponovaných hvězd. Jedna z nich (ta nejjasnější) byla na první pohled přerušena asi 20 s dlouhou mezerou (Obr. 3). Super, je to tam! Ihned jsem soubor uložil (raději ve třech verzích – člověk nikdy neví). Zbývalo jen naexponovat sérii temných snímků. Vše, co jsem tu noc nafotil, jsem ihned zálohoval na síťový disk. Ještě mne napadlo dát vědět o pozitivním pozorování na mailing list Společnosti pro meziplanetární hmotu a s pocitem uspokojení jsem odešel domů. To počasí totiž za další ponocování opravdu nestálo.

Druhý den jsem nemohl ani dospat. Data bylo třeba prohlédnout a alespoň částečně zpracovat. K opravě snímků o darkframe a flatfield jsem použil linuxový softwarový balík Munipack rozšířený o některé další funkce. Jeho autorem je Filip Hroch z Masarykovy university v Brně [3]. Data o jasnosti hvězdy pak byla ze snímku extrahována pomocí funkce Slice, kterou poskytuje program Iris [4], vyexportována ve formátu .dat a statisticky zpracována.

Na obraze 4 je znázorněn profil jasnosti hvězdy SAO 94989 během expozice o délce 180 s. Je zachycen průřez snímkem na obraze 3, který má rozměry 382x255 pixelů. Data byla získána z řádků 114 až 125 a to po celé délce snímku. Ve sloupci 362 je začátek expozice, konec odpovídá sloupci 24. Pokles mezi hodnotami 280 až 246 je hledaným úkazem – zákrytem hvězdy SAO 94989 planetkou Polyxo. Obraz 5 pak zachycuje podrobněji oblast samotného zákrytu. Z uvedených dat byla zjištěna doba trvání zákrytu a okamžiky jeho počátku i konce pro Vsetín. Zákryt začal 30. ledna v 0 h 6 m 34,1 ± 0,3 s a skončil v 0 h 6 m 50,9 ± 0,3 s. Celková délka jeho trvání byla 16,7 ± 0,1 s.

Výsledky byly spolu s původními daty zaslány Janu Mánkovi ze Štefánikovy hvězdárny v Praze na Petříně pro další zpracování a případnou publikaci. Nane-štěstí jsou naše data jedním z pouhé dvo-jice dosud došlých pozitivních pozorování z Čech a Slovenska, takže celkový obraz úkazu nebude pravděpodobně dostatečně dobře zdokumentován. Podle analýzy, kte-rou provedl Jan Mánek byl zákryt dokonce o něco delší – trval 18,2 ± 0,5 s. Jeho začátek stanovil na 0 h 6 m 33,2 ± 0,3 s SEČ a konec na 0 h 6 m 51,4 ± 0,3 s SEČ. Zjištěné parametry pro stanoviště Vsetín byly odeslány do mezinárodních organizací European Asteroidal Occutlation Network (EAON) a evropské sekce International Occultation Timing Association (IOTA/ES), které se shromažďováním pozorování tohoto typu úkazů zabývá. Nyní již nebývá než doufat, že provedená měření budou akceptována jako přínosná.