Przejdź do głównej treści

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Pyłowe Księżyce Ziemi Kazimierza Kordylewskiego

Z końcem października 2018 roku w czasopiśmie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ukazały się ciekawe publikacje zespołu węgierskich naukowców. Judit Sliz-Balogh, Andras Barta i  Gabor Horvath donoszą w nich o zaobserwowaniu księżyca pyłowego Ziemi. Inicjatorem poszukiwania pyłowych księżyców Ziemi był doc. Kazimierz Kordylewski z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego.

Szczególne miejsca w układzie dwóch ciał

W układzie obiegających się dwóch ciał istnieje pięć wyszczególnionych miejsc*. Miejsca te nazwano na cześć ich odkrywcy punktami Lagrange'a, a dwa z nich, L4 i L5, tzw. stabilnymi punktami Lagrange'a. Jeżeli w takim punkcie znajdzie się mało masywny obiekt, zachowa on względem dwóch masywniejszych ciał stałe położenie. Astronomowie znaleźli dużą ilość drobnych ciał niebieskich zlokalizowanych wokół punktów L4 i L5 w układach mas Słońce - Jowisz, Słońce - Ziemia czy Słońce - Mars. Do obiektów tej klasy zalicza się na przykład planetoidy z grupy Trojańczyków.

Ile satelitów ma Ziemia?

Krakowski astronom doc. Kazimierz Kordylewski (1903-1981) postawił następujące pytanie: czy takie zagęszczenia materii międzyplanetarnej możemy również wykryć w punktach libracyjnych położonych w naszym najbliższym otoczeniu - w układzie Ziemia - Księżyc? Wiosną 1961 roku K. Kordylewski zaobserwował i sfotografował lokalne pojaśnienie tła nieba, pochodzące od światła słonecznego rozproszonego na obecnym tam zagęszczeniu pyłu - w miejscu odpowiadającemu położeniu punktu L5 w układzie Ziemi i Księżyca [1]. Miało to miejsce w obserwatorium meteorologicznym na Kasprowym Wierchu, wybranym przez astronoma celowo – dla zminimalizowania sztucznego oświetlenia nieba. W ten sposób doc. Kordylewski zwieńczył sukcesem swoje wieloletnie poszukiwania pyłowych satelitów Ziemi, które na jego cześć nazwano po latach pyłowymi Księżycami Kordylewskiego. Za całokształt swej pracy naukowej krakowski astronom został uhonorowany wieloma odznaczeniami, m.in. Brązowym Medalem NASA (1972).

Istnienie pyłowych księżyców próbowano wielokrotnie potwierdzić. Jednak obłoki libracyjne są trudne do obserwacji ze względu na swą bardzo niską jasność. Już w 1961 roku w Rockport w stanie Massachusetts (USA) starał się je dostrzec astronom Richards G. Hodgson. Jego wysiłki nie dały jednak pozytywnego wyniku. W kolejnych latach kilku astronomów wręcz zakwestionowało odkrycie Kordylewskiego. Ich argumentacja była następująca: hipotetyczne księżyce pyłowe nie mogą istnieć, bo grawitacyjne wpływy Słońca i innych planet oraz zjawisko wiatru słonecznego nie pozwalają na stabilną obecność pyłu w punktach libracyjnych. Odkrycie Kordylewskiego potwierdził z kolei w 1964 roku amerykański astronom-amator J. W. Simpson, a z czasem i inni zawodowi astronomowie. Jednym z nich był J. R. Roach, który ogłosił (1975) odkrycie obłoków pyłowych w danych zebranych przez orbitalne obserwatorium Słońca OSO-6.

Historia odkrywania Księżyców Kordylewskiego ma jeszcze jeden ciekawy aspekt związany z Uniwersytetem Jagiellońskim, a w zasadzie z badaniami prowadzonymi przez dr. Macieja Winiarskiego w stacji OA UJ w Roztokach Górnych. W latach osiemdziesiątych zeszłego stulecia M. Winiarski potwierdził istnienie obłoków poprzez zmierzenie osłabienia światła odległych gwiazd, na których tle pojawiają się obłoki.

Wyniki najnowszych badań

Niedawno zespół węgierskich naukowców znalazł nowe dowody istnienia pyłowych satelitów Ziemi. W obserwacjach wykorzystano polaryzację fal elektromagnetycznych. Światło pochodzące bezpośrednio ze Słońca jest niespolaryzowane, ale rozpraszanie na drobinach pyłu powoduje jego polaryzację. Księżyce Kordylewskiego mogą więc być wykryte na drodze obserwacji spolaryzowanego światła rozproszonego przez tworzący je pył. Po wykonaniu bardzo skomplikowanych obserwacji Węgierscy naukowcy wykryli słabe spolaryzowane światło wokół punktu L5 układu Ziemia - Księżyc [2]. Dodatkowo przeprowadzone przez nich symulacje komputerowe pokazały, że drobiny o wielkościach od mikrometra do rozmiarów przeciętnego kamienia mogą przebywać w punktach libracyjnych przez długi czas, a uformowany z nich obłok posiada nieustannie zmieniający się kształt – w szczególności może on pulsować i wirować [3].

 

 

 

 

Rysunek 1: Położenie punktu L5 układu Ziemia - Księżyc w płaszczyźnie orbity Księżyca 19 sierpnia 2017 r. o godzinie 01:14:15 UT. Skala rozmiarów liniowych przedstawionych obiektów (w tym obłoku pyłowego) nie jest zachowana. Źródło: J. Slíz-Balogh, A. Barta, G. Horváth (2018).

 

 

 

 

* W mechanice nieba punktami Lagrange'a nazywamy położenia równowagi równań ruchu ograniczonego kołowego zagadnienia trzech ciał.

 

Elżbieta Kuligowska, OAUJ

 

Bibliografia

[1] Kordylewski, K., 1961, AcA, 11, 165
Photographische Untersuchungen des Librationspunktes L5 im System Erde-Mond
http://cdsads.u-strasbg.fr/cgi-bin/nph-iarticle_query?1961AcA....11..165K&data_type=PDF_HIGH&whole_paper=YES&type=PRINTER&filetype=.pdf

[2] Slíz-Balogh, J., Barta, A., Horváth, G., 2018, MNRAS, 482, 762
Celestial mechanics and polarization optics of the Kordylewski dust cloud in the Earth-Moon Lagrange point L5 - Part II. Imaging polarimetric observation: new evidence for the existence of Kordylewski dust cloud
https://academic.oup.com/mnras/article/482/1/762/5114270

[3] Slíz-Balogh, J., Barta, A., Horváth, G., 2018, MNRAS, 480, 5550
Celestial mechanics and polarization optics of the Kordylewski dust cloud in the Earth-Moon Lagrange point L5 - Part I. Three-dimensional celestial mechanical modelling of dust cloud formation
https://academic.oup.com/mnras/article/480/4/5550/5089220