Odstavec zarovnaný doprava.




Obrázek č.2 Fotografie Pluta pořízená sondou New Horizons 14. července 2015
Obrázek č.3 Je vzhled sondy "New Horizons" (česky Nové obzory).

"New Horizons" je americká planetární sonda, určená k průzkumu trpasličí planety Pluto, jejích měsíců a dalších transneptunických těles (TNO). Je to první expedice v rámci nového rámcového programu NASA New Frontiers. Sondu postavila a provozuje Laboratoř aplikované fyziky (APL) při Johns Hopkins University. Projekt v rámci programu New Frontiers financuje ředitelství vědeckých misí (Science Mission Directorate) při ústředí NASA. Vývoj vědeckého vybavení koordinuje Southwest Research Institute (SwRI).
Sonda od svého vypuštění v roce 2006 do průletu okolo Pluta 14. července 2015 urazila téměř 4,9 miliardy kilometrů. Při průletu pořídila velké množství vědeckých dat a fotografií, které budou v následujících 16 měsících po průletu postupně odvysílány na síť pozemních přijímacích stanic systému DSN (Deep Space Network) k dalšímu zpracování. Pořídila tak jedinečné materiály o jednom z posledních neprobádaných světů sluneční soustavy. Dalším tělesem, ke kterému sonda zamíří, je 2014 MU69. Sonda by k němu měla dorazit 1. ledna 2019. Náklady na misi byly přibližně vyčísleny na 700 miliónů amerických dolarů.

Pluto (trpasličí planeta)

Pluto, oficiální označení (134340) Pluto, je největší a po Eris druhou nejhmotnější známou trpasličí planetou sluneční soustavy. Zároveň se jedná o deváté největší a desáté nejhmotnější známé těleso, které obíhá přímo okolo Slunce. Roku 1930 ho objevil americký astronom Clyde Tombaugh. Toto kosmické těleso astronomové původně řadili mezi planety, ovšem po změně definice pojmu „planeta“, ke kterému došlo během 26. valného shromáždění Mezinárodní astronomické unie v Praze v roce 2006 byl zařazen mezi trpasličí planety a plutoidy. Pluto se, podobně jako i další objekty Kuiperova pásu, skládá především z kamenných materiálů a ledu. Jde o poměrně malé těleso, které má přibližně pětinu hmotnosti Měsíce a třetinu jeho objemu. Obíhá po vysoce výstřední a nakloněné dráze. Jeho vzdálenost od Slunce se pohybuje mezi 30 a 49 astronomickými jednotkami (AU) (tj. 4,4–7,4 miliard km). V pravidelných intervalech se tak ocitá blíže Slunci než poslední planeta sluneční soustavy – Neptun. V současné době (roku 2017) se nachází asi 33 AU od Slunce. Pluto bylo klasifikováno jako planeta sluneční soustavy od svého objevu až do roku 2006. Jeho status však byl zpochybňován již od konce 70. let 20. století, kdy byla objevena vzdálená planetka (2060) Chiron a kdy také astronomové přesněji poznali jeho malou hmotnost.[9] Na přelomu tisíciletí bylo objeveno mnoho transneptunických objektů, zejména pak roku 2005 těleso rozptýleného disku Eris, které je asi o 27 % hmotnější než Pluto. Dne 24. srpna 2006 pak Mezinárodní astronomická unie (IAU) na svém astronomickém kongresu v Praze přijala novou definici planety, která Pluto z této společnosti vyloučila, a ustanovila nový typ těles, trpasličí planety, kam vedle Pluta zařadila též Eris a těleso hlavního pásu Ceres. Následně bylo Pluto také zapsáno do seznamu planetek, a to pod katalogovým číslem 134340. Přesto však někteří astronomové stále zastávají názor, že Pluto by mělo patřit mezi planety. Pluto má pět známých měsíců. Největší, Charon, byl objeven roku 1978, další dva, Nix a Hydra, následovaly až roku 2005. Další dva malé měsíce, Kerberos a Styx byly objeveny v letech 2011[16] a 2012. Protože hmotný střed soustavy Pluto — Charon leží mezi těmito tělesy a nikoliv pod povrchem jednoho z nich, hovoří se o nich někdy jako o binárním tělese. IAU však zatím nepřijala formální definici binární trpasličí planety, a proto je Charon oficiálně klasifikován jako satelit Pluta.

Fyzikální vlastnosti

Povrchová teplota prům.: 44 K (−229°C) min.: 33 K (−240°C) max.: 55 K (−218°C)
Rovníkový průměr 2 370±20 km což je 0,18 průměru Země
Povrch 1,77x107 km2 což je 0,035 Země
Objem 6,97×109 km3 což je 0,0064 objemu Země
Hmotnost (1,305 ± 0,007)×1022 kg 0,002 18 Země
Průměrná hustota 1,87 ± 0,06 g/cm3
Rovníková gravitace 0,620 m/s2 0,063 gn
Úniková rychlost 1,212 km/s
Siderická perioda rotace −6,405 dne -153,2928 h
Synodická perioda rotace 6,387 dne 153,282 h
Sklon rotační osy 119,591 ± 0,014°
Oběžná doba 247,41 roku 90 306,8 dne
Synodická perioda 366,73 dne
Průměrná orbitální rychlost 4,666 km/s.

Struktura

Předpokládaná vnitřní struktura Pluta (2006)
1. zmrzlý dusík
2. vodní led
3. kamenné jádro

Na základě pozorování Pluta pomocí HST astronomové usuzují, že jeho průměrná hustota se pohybuje mezi 1,8 a 2,1 g/cm3, z čehož vyplývá, že hmotnost by tělesu mohly přibližně z 50–70 procent dodávat kamenné materiály a ze 30–50 procent led. Lze předpokládat, že vlivem rozpadu radioaktivních prvků obsažených v materiálech tvořících těleso se led zahřívá dost na to, aby se od těchto materiálů oddělil, takže Pluto pravděpodobně má diferencovanou vnitřní strukturu. V takovém případě by se kamenné materiály shromažďovaly v hutnějším jádře, které by obklopoval ledový plášť. Průměr jádra by měl být kolem 1700 km, tj. 70 % průměru Pluta. Je možné, že zahřívání stále ještě pokračuje, a vytváří tak na rozhraní mezi jádrem a pláštěm podpovrchový oceán z tekuté vody. Odhaduje se, že jeho tloušťka by mohla činit 100–180 km. Pracovníci Institutu pro výzkum planet Německého střediska pro letectví a kosmonautiku vypočítali, že Pluto má podobný poměr hustoty vůči svému průměru jako Neptunův měsíc Triton, tj. někde na pomezí mezi středně velkými ledovými satelity Uranu a kamennými satelity, jako je Jupiterův měsíc Europa.

Hmotnost a velikost


Obrázek porovnáva velikost Pluta, Měsíce a Země. Objem Pluta se rovná asi 0,6 % objemu Země.

Pluto má hmotnost 1,3×1022 kg, tj. asi 0,2 procenta hmotnosti Země, a jeho průměr byl dříve odhadnut na 2 306 ±20 km, což je přibližně 66 % průměru Měsíce. Ovšem při průletu sondy New Horizons v červenci roku 2015 byla stanovena velikost na 2 370 ± 20 km a je tak momentálně největší známou trpasličí planetou. Původně se astronomové snažili vypočítat hmotnost Pluta na základě jeho domnělého vlivu na oběžné dráhy Neptunu a Uranu, a roku 1955 dospěli k závěru, že je přibližně stejně hmotný, jako Země. Další výpočty, provedené roku 1971 tuto předpokládanou hmotnost snížily zhruba na úroveň Marsu. Roku 1976 astronomové Dale Cruikshank, Carl Pilcher a David Morrison z Havajské university vzali v úvahu přítomnost methanového ledu na jeho povrchu, což znamenalo, že Pluto je vzhledem ke svému rozměru velmi jasný. Poprvé tak odhadli jeho albedo a na jeho základě usoudili, že hmotnost Pluta nemůže přesahovat 1 procento hmotnosti Země. Albedo Pluta je 1,3 až 2krát větší než albedo Země. Objev měsíce Charona roku 1978 umožnil výpočet hmotnosti tohoto binárního systému s využitím třetího Keplerova zákona. Poté, co byla změřena gravitace Charona, mohla být určena i skutečná hmotnost Pluta. Díky pozorování vzájemných zákrytů Pluta a Charona mohli vědci také přesněji stanovit rozměry Pluta, a pokroky v adaptivní optice zase umožnily lepší poznání jeho tvaru.

Charakteristiky atmosféry

Atmosférický tlak 0,015 mbar
Složení: dusík, methan, oxid uhelnatý.
Atmosféra Pluta je tvořena tenkou dusíkovou slupkou, obsahující malá množství methanu a oxidu uhelnatého. Tyto tři prvky se do atmosféry uvolňují ze zmrzlého povrchu. Atmosférický obal je přibližně 60 km silný. Těsně nad povrchem se atmosférický tlak pohybuje v rozmezí od 6,5 do 24 mikrobarů. Předpokládá se, že výrazný vliv na atmosféru má protáhlá oběžná dráha Pluta: čím více se vzdaluje od Slunce, tím více se plyny z atmosféry ukládají zmrzlé na povrchu. Když se Pluto naopak Slunci přibližuje, teplota pevného povrchu mírně stoupá, a zmrzlý materiál znovu sublimuje. Tato sublimace má (podobně jako odpařování) na povrch ochlazující účinek; lze tedy hovořit o naprostém opaku skleníkového efektu, který známe ze Země. Pomocí submilimetrového radioteleskopu SMA na observatoři Mauna Kea na Havaji se astronomům podařilo změřit, že povrchová teplota Pluta činí 43 Kelvinů (tj. −230 °C), což je o 10 Kelvinů méně, než činily předpovědi, které s tímto efektem nepočítaly. Methan, který je zase silným skleníkovým plynem, vytváří v atmosféře Pluta teplotní inverzi (s rostoucí výškou stoupá i teplota), takže ve výšce 10 km nad povrchem jsou teploty o 36 stupňů vyšší než těsně nad ním a v horních vrstvách atmosféry dosahují dokonce výšky kolem 100 K (−173 °C). V nižších vrstvách atmosféry se koncentruje více methanu než v horních. Přestože je zde methan po dusíku druhým nejběžnějším plynem, jeho celkové množství se pohybuje jen kolem 0,5 %.
      


Snímek Pluta v téměř přírodních barvách pořízený družicí New Horizons. V plutonské atmosféře se plovoucí vrstvy modrého zákalu vznášejí. Stála a blízko končetiny jsou viditelné hory a jejich stíny.

První známky existence atmosféry na Plutu byly poprvé zachyceny roku 1985 astronomy z Wiseovy observatoře v Izraeli. Když pozorovali, jak Pluto zakrývá jednu hvězdu, všimli si, že hvězda postupně zhasíná, místo aby prudce zmizela. Podle míry zeslabení svitu hvězdy prosvěcující atmosféru Pluta určili hodnotu atmosférického tlaku na 0,15 Pascalů, tj. zhruba 700 000krát menší, než je tlak atmosféry pozemské. Závěry potvrdila a posílila další pozorování podobného zákrytu roku 1988, která se někdy považují za první průkazný důkaz existence atmosféry na tomto tělese. Další zákryt pozorovaly a analyzovaly roku 2002 týmy pod vedením Bruna Sicardyho z Pařížské observatoře, Jamese L. Elliota z Massachusettského technologického institutu a Jaye Pasachoffa z Williams College. Přestože Pluto byl dále od Slunce než roku 1988, a měl tedy být chladnější a obklopený slabší atmosférou, dospěli k překvapivému odhadu tlaku 0,3 Pascalům, tj. dvojnásobku oproti předchozím pozorováním. Vysvětlením by mohlo být, že roku 1987 se poprvé po 120 letech dostal ze stínu severní pól Pluta, takže vysublimoval dusík z polární čepičky. Bude trvat desítky let, než přebytečný dusík zase zkondenzuje a usadí se ve zmrzlém stavu tentokrát na jižním pólu, jehož polární čepice se v trvalém stínu nachází nyní. Naměřené malé nepravidelnosti v atmosférickém tlaku jsou zřejmě důkazem toho, že na Plutu vane vítr. V říjnu 2006 Dale Cruikshank et al. z Ames Research Center americké NASA odhalili spektroskopickou analýzou na povrchu Pluta ethan. Jeho vznik lze vysvětlit fotolýzou či radiolýzou (tj. chemickou reakcí za působení světla či ionizujícího záření) methanu. V roce 2015 bylo zjištěno pomocí přístrojů meziplanetární sondy New Horizons, že tato planetka zažívá klimatickou změnu, z astronomického hlediska také velká část povrchu Pluta leží v tropické oblasti.

Představa podmínek na povrchu Pluta, včetně mlžného oparu, vycházející ze spektroskopických rozborů odraženého světla. Srpek na obloze představuje Charon a hvězda v dáli je Slunce.

Měsíce Pluta

Pluto má pět známých přirozených satelitů. První z nich, Charon, byl objeven americkým astronomem Jamesem Christym roku 1978. Další čtyři měsíčky objevil tzv. HST Pluto Companion Search Team, tj. skupina americké NASA pátrající po neznámých průvodcích Pluta na snímcích Hubblova vesmírného dalekohledu. Těmito měsíci jsou Nix a Hydra, objeveny roku 2005, Kerberos, objeven roku 2011, a Styx, objeven roku 2012.

Pluto a Charon fotografovaný sondou New Horizons 29. června 2015. Všimněte si tmavých oblastí na obou tělesech.

Satelity obíhají Pluto v neobvyklé blízkosti, v porovnání s jinými systémy. Teoreticky se satelity kolem Pluta mohou vyskytovat až do vzdálenosti 53 % poloměru tzv. Hillovy sféry (stabilní zóna gravitačního vlivu tělesa). Například Neptunův měsíc Psamathe obíhá svou mateřskou planetu ve vzdálenosti 40 % poloměru její Hillovy sféry. Všechny známé satelity Pluta však obíhají ve vzdálenostech do 3 % této zóny. Zdá se tedy, že jde o velmi kompaktní systém, ačkoliv zatím ještě nelze vyloučit objevy dalších těles nebo i malých prstenců.

Soustava Pluto-Charon je pozoruhodná zejména tím, že její hmotný střed (barycentrum) neleží uvnitř žádného z jejích těles. Jde o druhý největší binární systém ve sluneční soustavě (po systému Slunce-Jupiter). Současně má Charon také vzhledem k Plutu poměrně velké rozměry. Někteří astronomové proto soustavu nazývají trpasličí dvojplanetou (analogicky k dvojplanetkám). Systém je také neobvyklý tím, že obě tělesa mají vůči sobě navzájem vázanou rotaci, tzn. že jejich doba rotace se rovná oběžné době kolem jejich barycentra. V důsledku toho jsou obě tělesa k sobě neustále přivrácena stejnou stranou a při pohledu z jakéhokoliv místa na jejich povrchu se to druhé nachází na obloze ve stále stejné pozici, případně (na odvrácené straně) na ní není vidět nikdy. Protože osa rotace Pluta je vůči rovině ekliptiky extrémně nakloněná, takže Pluto z jejího pohledu vypadá, jakoby se otáčelo „na boku“, platí nutně totéž také pro celou binární soustavu. Povrch Charonu zatím není příliš podrobně prozkoumán. Roku 2007 na něm astronomové z Gemini Observatory odhalili skvrny tvořené hydráty amoniaku a krystaly vodního ledu. To by mohlo svědčit o přítomnosti tzv. ledových gejzírů, dopravujících na povrch tekutou vodu, která by následně zamrzala v podobě ledových krystalů.

Hydra a Nix



Pluto, Charon, Nix a Hydra na snímku Hubblova vesmírného dalekohledu z roku 2005

Další dva měsíce zachytili astronomové pomocí Hubblova vesmírného teleskopu až 15. května 2005. Pluto se tak stal prvním známým tělesem Kuiperova pásu s více než jedním měsícem. Satelit obíhající Pluto po vzdálenější dráze (původně označený jako S/2005 P 1) byl později pojmenován Hydra a měsíc nacházející se blíže mateřskému tělesu (původně označený jako S/2005 P 2) dostal jméno Nix. Oba malé měsíce obíhají Pluto ve dvoj- až trojnásobně větší vzdálenosti než Charon: dráha Nix je od barycentra soustavy vzdálená 48 700 kilometrů a Hydry 64 800 kilometrů. Pohybují se po téměř kruhových prográdních dráhách ležících prakticky ve stejné rovině, jako oběžná dráha Charonu. Tyto dráhy leží velmi blízko dráhové rezonanci 4:1 (v případě Nix) a 6:1 (v případě Hydry) s Charonem. Fyzikální vlastnosti těchto měsíců zatím nebyly zcela spolehlivě určeny. Hydra se někdy jeví být jasnější než Nix, což může znamenat, že je buď větší, nebo že některé části jejího povrchu odrážejí více světla. Dosavadní odhady jejich rozměrů závisí právě na míře této odrazivosti (albedu). Pokud je podobné, jako mají komety (4 %), pak by Hydra měla průměr 167 ± 10 km a Nix 137 ± 11 km. Pokud by bylo podobné Charonu (35 %), pak by tyto rozměry byly 61 ± 4 km a 46 ± 4 km. Je-li jejich hustota podobná hustotě Pluta nebo menší, nepřesahují jejich individuální hmotnosti 0,0005násobek hmotnosti celé Plutonovy soustavy. Objev dvou malých měsíců vyvolal spekulace, že by Pluto mohl mít také proměnlivý systém prstenců. Dopady malých těles mohou vyvrhnout dostatek materiálu, z něhož by se zformovaly. Dosavadní pozorování Hubblovým vesmírným dalekohledem však zatím nic takového nenaznačují. Pokud by takový systém existoval, musel by být podobně slabý, jako prstence Jupiteru, anebo velmi stísněný, nepřesahující šířku 1000 km. Studie zveřejněná roku 2006 dospěla k závěru, že pozorování Hubblovým dalekohledem prakticky vylučují, že by ještě kolem Pluta mohly být nalezeny nějaké měsíce velkých rozměrů. Podle studie panuje 90% jistota, že při uvažovaném albedu 4 % se ve vzdálenosti přesahující 5 úhlových vteřin od Pluta již nenachází žádné těleso s průměrem větším než 29 km. Pokud by se uvažovalo albedo 38 %, byla by horní mez průměru případného nového měsíce dokonce jen 9 km. O něco rozměrnější tělesa by se však mohla ukrývat na dráhách blíže Plutu, kde pozorování ztěžuje jeho záře. Přesto byly nalezeny další satelity, jejichž velikost však zatím nebyla spolehlivě určena.

Další malé měsíce


Všechny známé měsíce Pluta na snímcích Hubblova vesmírného dalekohledu z roku 2012 s naznačenými oběžnými drahami

Čtvrtý měsíc Pluta, Kerberos, objevil tým amerických astronomů v čele s Markem Showalterem z Institutu SETI. Objev satelitu, který nalezli na snímcích Hubblova vesmírného teleskopu, když pátrali po případných prstencích Pluta, byl oznámen 20. července 2011. Průměr tělesa, nacházejícího se mezi oběžnými dráhami Nix a Hydry, se odhaduje na 13 až 34 km a poloměr dráhy na 59 000 km. Kerberos je desetkrát méně jasný než měsíc Nix, takže pro jeho zachycení na fotografiích byla nutná osmiminutová expozice. Stejný tým objevil také zatím poslední Plutův měsíc, Styx. Objev oznámila NASA 11. července 2012. Usuzuje se, že satelit je nepravidelného tvaru, s průměrem 10 až 25 km a poloměrem dráhy přibližně 46 000 km.

Teorie o původu tělesa

Původ Pluta astronomy dlouho mátl. Jedna hypotéza předpokládala, že se jedná o bývalý měsíc Neptunu, který z oběžné dráhy kolem této planety vymrštil její největší současný měsíc Triton. Tahle myšlenka se však neujala, neboť Pluto se na své dráze kolem Slunce Neptunu nikdy nepřibližuje. Skutečné místo Pluta mezi tělesy sluneční soustavy začalo být jasnější po roce 1992, kdy astronomové postupně nalézali další malá transneptunická tělesa, která se Plutu podobala nejenom svou oběžnou dráhou, ale také rozměry a složením. Astronomové proto dospěli k závěru, že Pluto je jen největším členem tzv. Kuiperova pásu, poměrně stabilního prstence sestávajícího z těles obíhajících Slunce ve vzdálenosti 30 až 50 astronomických jednotek. Podobně jako jiná tělesa Kuiperova pásu, i Pluto má některé vlastnosti společné s kometami, jež rovněž pocházejí z oblastí ležícími za oběžnou dráhou Neptunu. Pokud by se Pluto nacházel ve stejné vzdálenosti od Slunce jako Země, vyvinul by se u něj typický kometární ohon. Ačkoliv Pluto je největším známým současným tělesem Kuiperova pásu, nebylo tomu tak zřejmě vždy. Např. Neptunův měsíc Triton, který je o něco větší než Pluto, má natolik podobné geologické i atmosférické složení, že to astronomy vede k domněnce, že se jedná o bývalé těleso Kuiperova pásu, které později Neptun na své oběžné dráze zachytil. Rovněž Eris, dnes objekt rozptýleného disku, může pocházet ze stejné populace těles. Některá velká tělesa Kuiperova pásu včetně Pluta obíhají kolem Slunce v dráhové rezonanci 3:2 s Neptunem. Pluto jako jejich největší představitel jim také dal název – plutina. Pluto je zřejmě, podobně jako i ostatní tělesa Kuiperova pásu, jednou z planetesimál, které ve sluneční soustavě ještě zbyly z dob, kdy se tato soustava teprve utvářela v protoplanetárním disku, a které navzájem nesplynuly v plnohodnotné planety. Většina astronomů se shoduje, že jeho současná pozice je výsledkem relativně náhlé migrace Neptunu v raných dobách vývoje sluneční soustavy. Během svého postupu z vnitřnější oblasti soustavy směrem ven se Neptun dostával do blízkosti objektů v předchůdci dnešního Kuiperova pásu. Jeden z nich zřejmě zachytil na své oběžné dráze (Triton), jiné uzamkl v dráhových rezonancích a další vymetl na chaotické dráhy. Tento scénář vyplynul z počítačového modelu, sestaveného roku 2004 astronomy francouzské Observatoire de la Côte d'Azur, známém jako model z Nice. Je tedy možné, že Pluto původně obíhal po téměř kruhové dráze ve vzdálenosti kolem 33 astronomických jednotek od Slunce. Z modelu také vyplývá, že v původním planetesimálním disku mohlo být kolem tisíce těles podobné velikosti, jako má Pluto, včetně Tritonu a Eris. Tento závěr také lépe vysvětluje vznik jeho měsíce Charonu, neboť srážka Pluta s jiným velkým tělesem, která tomu zřejmě předcházela, je v současném řídkém Kuiperově pásu velmi nepravděpodobná.

Pozorování ze Země

Při střední opozici je hvězdná velikost Pluta jen 13,6. Maximální jasnost při jeho největším přiblížení k Zemi může být ještě o magnitudu vyšší. Naopak v aféliu své dráhy, a zároveň v konjunkci je jeho hvězdná velikost 15,9. K jeho pozorování je vždy potřeba větší astronomický dalekohled. Jeho zdánlivý průměr může být maximálně 0,3 obloukové vteřiny, proto je téměř nemožné vidět ho jako kotouček. K nalezení Pluta na obloze jsou zapotřebí detailnější hvězdné mapy. Pro velký sklon své dráhy k ekliptice, který je až 17,15° se Pluto může pohybovat mnoha jinými souhvězdími, jako jsou souhvězdí zvěrokruhu. Jeho zdánlivý pohyb na obloze je velmi pomalý. Od prosince 2006 se nachází v souhvězdí Střelec a setrvá v něm až do začátku března 2023.

Objev

Kdy: 18. února 1930
Kde: Lowellova observatoř, Flagstaff
Kým: Clyde W. Tombaugh

Zajimavosti

Odhady hmotnosti Pkluta v roku 1931 byly srovnatelné se Zemí. V roce 1948 to bylo 0,1 hmotnosti Země a v roce 1976 to bylo 0,01 hmotnosti Země. Až v roce 1978 odhadli 0,002 hmotnosti Země.

   Úvod
  Forum
  Polohy planet

  Slunce
  Merkur
  Venuse
  Zeme
  Mars
  Jupiter
  Saturn
  Uran
  Neptun
  Pluto