Neptun a jeho tajemný měsíc Triton

Neptun je dnes nejvzdálenější známou planetou Sluneční soustavy. Jedná se o „ledového obra“ asi čtyřikrát většího než Země. Modrá barva planety je dána pohlcováním červené složky slunečního záření metanem v jeho atmosféře. Přes jeho velmi chladný povrch pozorujeme v jeho atmosféře bouře a vítr zde dosahuje rychlostí až 2000 km/h. Jeho největší měsíc Triton je sedmý z celé naší soustavy, co do velikosti, a jde zřejmě o zachycenou trpasličí planetu. Neptun má také slabé prstence.  

První pozorování Neptunu 

Přestože Neptun je poslední objevenou planetou, víme dnes zcela jistě, že jej pozoroval pomocí dalekohledu již Galileo Galilei. Dalekohled byl po roce 1610, kdy s ním začal pozorovat, ještě čerstvý vynález. Ale slavný italský astronom udělal tehdy zásadní věc, svá pozorování pečlivě popisoval a zakresloval. Nebyl tehdy asi prvním, kdo pozoroval krátery na Měsíci nebo skvrny na Slunci, ale zcela jistě je první, kdo zakreslil tyto jevy, kdo zakreslil všechny fáze planety Venuše, a především objevil měsíce Jupiteru.  

A právě při zakreslování měsíců 28. 12. 1612 si jako hvězdu nakreslil i planetu Neptun, která tehdy procházela kolem Jupiteru. Paradoxem pak bylo, že ve dnech 27. a 28. ledna 1613 jej zakreslil znovu poblíž další hvězdy, a dokonce si všiml, že tyto dvě hvězdy se mu druhý den jeví jinak daleko od sebe. Ovšem nevěnoval tomu dost velkou pozornost na to, aby si uvědomil, že zakreslil Neptun, jehož poloha se mezi hvězdami trochu změnila. 

Stránka z Galileova deníku z 28. 1. 1613. Vlevo a vpravo je pozice Neptunu a blízké jasnější hvězdy i s poznámkou, že jejich vzdálenost se trochu změnila. 

Další záznamy Neptunu jako hvězdy máme z roku 1795, kdy jej zakreslil jako hvězdu Jérôme Lalande. Ten si i všiml posunu, ale přičítal ho vlastní chybě. Ještě 14. 7. 1830 si jej všiml také John Herschel, syn Williama Herschela. 

Ještě doslova jen dny a týdny před objevem planety ji třikrát zaznamenal německý astronom z Mnichova, rodilý Skot, Von Lamont. Neptuna zaznamenal 25. 10. 1845, 7. a 11. 9. 1846.   

Vypočítaná planeta 

V březnu 1781 spatřili William a Caroline Herschelovi planetu Uran. Objev této planety jim umožnil fakt, že při velkém zvětšení tato planeta jeví v dalekohledu zřetelný kotouček, čímž se liší od hvězd. Manželé Herschelovi byli velmi pečlivými pozorovateli. Vytvářeli například jeden z prvních katalogů mlhovin či hvězdokup. Objev planety byl tedy v jejich případě zasloužený. 

William a Caroline Herschelovi. Objevili Uran 13. 3. 1781. Vpravo replika dalekohledu (15 cm průměr, 2 metry délka) 

Krátce po objevu planety, když se podařilo vypočítat její dráhu, se ukázalo, že Uran neobíhá Slunce přesně podle tehdy známých zákonů Newtonovy gravitace. Respektive pokud obíhá, musí na něj gravitačně působit dosud neznámá planeta, protože pouze tak by šly vysvětlit odchylky v jeho poloze. Na tyto odchylky poprvé upozornil v roce 1821 Alexis Bouvard z Pařížské hvězdárny. Předpokládal, že jde buď o chyby v pozorováních z minulosti, nebo o vliv neznámé planety.

V tu chvíli se matematici John Coach Adams z Anglie a Urbain Le Verrier z Francie pustili do výpočtů polohy této neznámé planety. Adams si vytyčil úkol vypočítat polohu této planety 3. 7. 1841. Data k výpočtům získal od Airyho z Greenwichské hvězdárny, ovšem sám Airy moc nevěřil, že gravitační zákon je zcela správný na velké vzdálenosti.  

Mezitím v červnu 1845 pověřil Le Verriera výpočty neznámé planety také Arrago, ředitel Pařížské hvězdárny. O tom, že polohu planety se snaží vypočítat i někdo jiný, nevěděl ani Adams a ani Le Verrier. Adams měl výpočty hotové na podzim 1845, ale nepodařilo se mu vzbudit dost rychlý a velký zájem u Airyho. Le Verrier měl hotové první výpočty v listopadu 1845. 

Vlevo John Couch Adams (1819-1892), vpravo Urbain Le Verrier (1811-1877) 

Začíná hledání Neptunu 

1. června 1846 publikoval Le Verrier zpřesněnou předpověď polohy planety, ale v Paříži brzy ztratili zájem ji hledat. 23. června se o tom dozvěděl také Airy a s úžasem zjistil, že předpovědi Le Verriera se velmi dobře shodují s Adamsovou předpovědí, které do té doby nepřikládal dostatečný důraz. Airy si nechal upřesnit své pochybnosti přímo Le Verrierem, kterého se na to zeptal dopisem, a když dostal ujištění, že musí jít o vliv neznámé planety, okamžitě 29. 6. 1846 určil, aby se začala planeta hledat. 

Předpovězené a skutečná pozice Neptunu v době objevu 23. 9. 1846.

Angličtí astronomové Challis a John Herschel však nepostupovali dost rychle a svědomitě. 2. září zaslal Adams Airymu upřesňující analýzu dráhy neznámé planety, zatímco Le Verrier, zřejmě zklamaný přístupem francouzských a anglických astronomů, napsal 18. září Gottfriedu Gallemu z hvězdárny v Berlíně. Galle obdržel dopis 23. září, a protože bylo hezky a zrovna měli i čerstvé mapy oblohy, mohl se s přítelem d’Arrestem pustit do hledání neznámé planety. 

Trvalo jim prý pouze 30 minut, než si všimli jedné hvězdy, která na mapě chyběla. Přestože si byli jisti, že jde o onu novou planetu, počkali ještě do další noci, aby si ověřili změnu její polohy. Jelikož přesně odpovídala předpovědi, mohli vše oznámit světu. Galle napsal Le Verrierovi dopis začínající slovy: 

„Monsieur, la planète dont vous avez signalé la position réellement existe.“ 
„Pane, planeta, na jejíž polohu jste upozornil, skutečně existuje.“ 

Část dopisu Johanna Galleho z Berlína Le Verrierovi, kde uvádí, že předpovězená planeta existuje. 

Mapa, kde Galle vyznačil polohu nalezené planety. 

Objev Neptunova měsíce Tritonu 

Později, poté, co se o objevu na začátku října zmínily i The Times, pověřil John Herschel Williama Lassella pozorováním planety a ten během pouhého týdne od počátku pozorování planety zaznamenal 10. října 1846 jako první jeho měsíc Triton. 

Triton vyfotografovaný sondou Voyager 2 

Později, když byla propočítána dráha Neptunu, ukázalo se, že Adams i Le Verrier měli docela štěstí, že nově objevená planeta byla přibližně poblíž objevené pozice. Hledat ji později, byla by od skutečné pozice mnohem dál. A toto se nestalo naposledy. Pouhou shodou náhod a díky pečlivosti jistého amerického astronoma Clyda Tombaugha bylo podobně objeveno Pluto. I toho hledal poblíž pozice předpovězené jeho gravitačním působením na Neptun, ale tady se ukázalo, že výpočty byly chybné, a navíc Pluto nemůže svou titěrnou velikostí ovlivnit jakoukoli planetu v jeho okolí. 

Snímky Tritonu z Voyageru 2 upravil a poskládal Daniel Macháček 

Měsíc Triton má zřejmě hodně společného s Plutem. Jeho dráha kolem planety je retrográdní a s největší pravděpodobností jde tedy o zachycený objekt Kuiperova pásu podobný Plutu. Díky snímkům z Voyageru 2 víme, že jde o ledové těleso s proměnlivým povrchem modelovaným tzv. kryovulkanismem, tedy sopkami na principu erupcí dusíkového ledu a zřejmě i pomalými výstupnými proudy ledu z nitra na povrch.  

Sekvence z přiblížení Voyageru 2 k Tritonu. Dobře vidíme rozdíl mezi jižní polokoulí s tmavými vlečkami sopek a rovníkovou oblastí s hladším povrchem. 

Teprve v roce 2015 jsme měli možnost vidět podobné jevy také na Plutu. Led tvořený vodou, dusíkem nebo metanem zde tvoří velmi rozmanité útvary a zmlazuje povrch. Pluto i Triton mají také slabou atmosféru.  

Pluto ze sondy New Horizons (2015). Známá oblast tvaru srdce, Tombaugh Regio, je tvořen v levé části především dusíkovým ledem, jako jižní polokoule Tritonu, pravá polovina je z ledu metanového, a z toho navíc vystupují pohoří tvořená vodním ledem. Červené oblasti jsou pokryté tholiny, sloučeninami z uhlovodíků. 

Objev prstenců Neptunu 

Také objev slabých prstenců planety je krásnou ukázkou šikovnosti astronomů. Ti totiž často pozorují zákryty hvězd planetkami nebo planetami. To se hodí jednak za účelem stanovení tloušťky a složení atmosféry planety, ale také se takto snaží objevit dosud neznámé měsíce planetek. Funguje to tak, že planetka zakryje hvězdu, a ta proto „blikne“ – na zlomek sekundy až na desítky sekund, zhasne. Totéž se někdy stane i v případě planet, i když vzácněji.  

Když Neptun v roce 1968 zakrýval jednu z hvězd, došlo kolem zákrytu samotného k bliknutí. Takto byl nepřímo objeven jeho prstenec. Definitivní potvrzení, že prstence existují, však přišlo až s návštěvou kosmické sondy. 

Neptunovy slabé prstence dostaly jména podle známých astronomů a jak je patrné, některé jsou utvářeny zde obíhajícími měsíci. 

První pohledy zblízka 

Planetu Neptun navštívila pouze jediná kosmická sonda – Voyager 2. Bylo tehdy v sedmdesátých letech 20. století velmi šťastné a prozíravé, že se podařilo vyslat dvojici těchto poutníků ke vzdáleným planetám. Poloha velkých planet totiž umožnila využít gravitační prak, a dostat tak sondy rychleji a rychleji k další a další planetě. Voyager 1 měl navštívit Jupiter, Saturn a uvažovalo se i o návštěvě Pluta. Voyager 2 měl směřovat kromě Jupiteru a Saturnu také k Uranu a Neptunu.  

Když byla ale krátce před průletem Voyagerů detekována atmosféra u Saturnova Titanu, bylo rozhodnuto poslat Voyager 1 co nejblíže Titanu, čímž byla znemožněna jeho cesta k Plutu. Alespoň tak se o tom spekuluje. Ať už tak, či onak, Pluto si na návštěvu kosmické sondy musel počkat až do roku 2015. Když k němu v roce 2005 startovala New Horizons, byl ještě planetou. Ale v roce 2006 vytvořili astronomové na sjezdu v Praze novou kategorii těles, trpasličí planety, a sonda tak nakonec nejvzdálenější planetu nenavštívila. Viděla „pouze“ největšího známého zástupce Kuiper-Edgeworthova pásu těles za dráhou Neptunu. 

Nejznámější snímek Neptunu z Voyageru 2 se známou bouří v podobě tmavé skvrny. Snímek vznikl pět dnů před největším přiblížením k Neptunu. 

Neptun překvapil. Při pohledu zblízka byl mnohem zajímavější než Uran a v mnohém dal vzpomenout na Velké plynné obry. Ačkoli povrch jeho oblak s teplotou –214 °C je nejchladnější ze všech planet, vítr zde vane rychlostí až 2000 km/h a nacházíme zde i četné bouře. Jednu velkou tmavou skvrnu pozoroval už Voyager 2, ale dnes je dokáží zaznamenat i dalekohledy pozemské a vesmírný HST.  

iQ TIP! 

Pozorovat v současnosti Neptun není tak obtížné. Díky přesným předpovědím počítačových planetárií si můžeme jeho polohu ověřit snadno i my v terénu. Jako slabou hvězdičku zhruba osmé velikosti (neviditelnou okem), jej ukáže již triedr. Ve větším dalekohledu při velkém zvětšení (nejlépe nad 200×) si všimneme i jeho malinkatého kotoučku modré barvy (průměr pouhé dvě úhlové vteřiny). Největší amatérské dalekohledy pomohou odhalit také Triton. Neptun se bude dále pohybovat na hranicích Vodnáře, Ryb a Velryby, tedy souhvězdí v přibližně stejné části oblohy, kde byl v roce 1846 objeven. Nejlepší období k jeho pozorování tak bude připadat na podzimní měsíce.    

Poloha Neptunu v říjnu 2021 až 2030

Zdroje: 

Martin Gembec, Neptun má narozeniny: https://www.astro.cz/clanky/slunecni-soustava/neptun-ma-narozeniny.html, 2011 

Vladimír Štefl, K výročí objevu Neptunu: http://mfi.upol.cz/files/25/2503/mfi_2503_203_213.pdf, 2016 

Daniel Macháček, snímek měsíce Triton: https://my-favourite-universe.blogspot.com/2013/12/, 2011 

DVIDS, Triton – sekvence snímků z přiblížení Voyageru 2: https://www.dvidshub.net/image/711952/color-sequence-triton-approach-images, 2009 

https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/HistTopics/Neptune_and_Pluto/  

https://scienceteachermormondad.wordpress.com/2015/06/04/finding-neptune-how-mathematical-modeling-predicted-the-8th-planet/