Oči astronomie: Pozorování neviditelného
30. 9. 2009
Po tisíciletí lidstvo vzhlíželo k fascinující noční obloze, aniž by vědělo, že hvězdy Mléčné dráhy jsou jiná slunce, nebo že vesmír je poset miliardami sesterských galaxií, nebo že my sami jsme pouhou tečkou ve vesmírné kronice, která líčí příběh trvající 13,7 miliard let. Dokud jsme k pozorování využívali jen vlastní oči, neměli jsme možnost hledat sluneční soustavy okolo cizích hvězd nebo zjišťovat, je-li někde ve vesmíru život. Teprve před čtyřmi stoletími, roce 1609, vyšel Galileo Galilei do polí poblíž svého domu. Namířil dalekohled, který si sám sestrojil, na Měsíc, planety a hvězdy.
Naše oči jsou však citlivé jen na viditelné světlo, stejně jako optické dalekohledy. Mnohé vesmírné objekty ale vydávají záření v jiných částech elektromagnetického spektra – od radiového po gama záření. Každé záření přináší jiný typ informace. Vědci je proto chtějí pokrýt všechny.
Naše oči jsou citlivé jen na viditelné světlo. Mnohé vesmírné objekty však vydávají záření v jiných částech elektromagnetického spektra – od radiového po gama záření. Každé záření přináší jiný typ informace. Vědci je proto chtějí pokrýt všechna.
Dr. Joe Liske, European Southern Observatory: Ve 30. letech 20. století bylo objeveno radiové záření přicházející z hlubin vesmíru. Některé vlny mají stejnou frekvenci jako naše rozhlasové stanice. Jsou však slabší a nevysílá se na nich nic k poslechu.
U nás se začala radioteleskopie rozvíjet po druhé světové válce. Náš největší radioteleskop v Astronomickém ústavu v Ondřejově má průměr deseti metrů a pracuje v pásmu jednoho až dvou GHz. Radioteleskopy mají tvar parabolické mísy, ale protože jsou rádiové vlny mnohem delší než vlny viditelného světla, nemusí být povrch antény tak hladký, jako povrch zrcadla, zato paraboly jsou mnohonásobně větší. Naši astronomové se doposud soustředili především na Slunce.
doc. RNDr. Marian Karlický, DrSc., Astronomický ústav AV ČR, Ondřejov: Samozřejmě jsme přispěli do celosvětové znalosti, co se děje na Slunci v době slunečních erupcí, můžu zmínit objev několika nových typů záření souvisejících s procesy, které nazýváme jako vyvržení plazmového oblaku.
Radioastronomie má ještě jednu výhodu.
Dr. Joe Liske, European Southern Observatory: V rádiovém oboru je mnohem jednodušší interferometrie – tedy zlepšení schopnosti rozlišovat detaily spojením dvou samostatných teleskopů, jako kdyby byly součástí jedné obrovské antény. Například velký anténní systém v Novém Mexiku sestává z 27 antén, z nichž každá má průměr 25 metrů. Každá anténa se může nezávisle pohybovat, takže v nejrozvinutější konfiguraci systém představuje pomyslnou anténu o průměru 36 kilometrů.
Dr. Joe Liske, European Southern Observatory: Jak vypadá vesmír v rádiovém oboru? Začněme Sluncem, které je v rádiových vlnách velmi nápadné. Jasné je též jádro naší Galaxie. Je toho však ještě více. Pulsary jsou hustá jádra vyhaslých hvězd, která vysílají rádiové vlny jen ve velmi úzkém svazku. Navíc rotují rychlostí až několika set otáček za sekundu. Pulsar vypadá jako rádiový maják.
Přichází od něj pravidelný sled kratičkých pulsů. Cassiopeia A je pozůstatek po dávné supernově.
Dr. Joe Liske, European Southern Observatory: Centaurus A, Cygnus A a Virgo A – to jsou vzdálené galaxie, které také patří mezi jasné radiové zdroje.
V jádru každé z galaxií je černá veledíra. Některé z rádiových galaxií a kvasarů vydávají tolik energie, že jsme schopni zachytit jejich signály ze vzdálenosti deseti miliard světelných let.
Dr. Joe Liske, European Southern Observatory: A pak je tu slabý krátkovlnný rádiový šum, který se šíří celým vesmírem. Je to mikrovlnné zbytkové záření. Jakási ozvěna Velkého třesku. Odlesk horkých počátků vesmíru.
Každá část elektromagnetického spektra vypráví svůj příběh. Na milimetrových a mikrometrových vlnových délkách studují astronomové tvorbu galaxií v raném vesmíru a vznik hvězd a planet v naší Galaxii. Většinu tohoto záření ale pohlcuje vodní pára v zemské atmosféře. Abychom je mohli přijímat, musíme být vysoko a na suchém místě.
Například pět kilometrů nad hladinou moře, na náhorní plošině na severu Chile se staví ALMA: Atacama Large Millimeter Array. Až bude v roce 2014 dokončena, stane se největší radioastronomickou observatoří, jaká kdy byla postavena. Všech 64 stotunových antén bude vzájemně spolupracovat. Obří tahače je rozmístí na ploše odpovídající rozloze Londýna, aby bylo dosaženo detailního rozlišení. Aby se zvětšilo sledované zorné pole, přisunou je zase k sobě. Všechny pohyby se musí provádět s milimetrovou přesností.
Tím, že Česká republika vstoupila do mezinárodních organizací, jako je ESA a ESO, naskytla se našim astronomům nebývalá příležitost účastnit se celosvětových projektů. Jedním z nich je právě ALMA. Naši vědci nyní usilují o to, aby u nás bylo vybudováno jedno subcentrum projektu ALMA.
doc. RNDr. Marian Karlický, DrSc., Astronomický ústav AV ČR, Ondřejov: Naší specialitou tady na Ondřejově budou v podstatě tři témata. Jedno je sluneční radioastronomie kvůli tradici. Potom další oblastí bude pozorování galaxií. A třetí neméně významnou oblastí bude spektroskopie studených oblak ve vesmíru.
ALMA bude mít dokonce desetkrát vyšší rozlišení než Hubblův vesmírný teleskop.
Dr. Joe Liske, European Southern Observatory: Mnohé vesmírné objekty září zase v infračerveném oboru. Infračervené záření objevené Williamem Herschelem je často nazýváno "tepelným zářením", protože jej vydávají relativně teplé objekty, včetně nás lidí. S infračerveným zářením jsme obeznámeni lépe, než si mnozí myslíme. Na Zemi ho využívají dalekohledy a kamery pro noční vidění.
Abychom mohli zachytit slabé infračervené záření vzdálených objektů, potřebujeme citlivé detektory, ochlazené jenom na několik stupňů nad absolutní nulu, aby se potlačilo tepelné záření přístrojů.
Dr. Joe Liske, European Southern Observatory: Většina dnešních velkých dalekohledů je vybavena infračervenými kamerami. Ty umožňují proniknout mračny temného prachu a odhalit v nich čerstvě narozené hvězdy, nepozorovatelné ve viditelném světle.
Toto je známá hvězdná porodnice v souhvězdí Orionu. Podíváme-li se na ni infračervenýma očima, vypadá úplně jinak!
Dr. Joe Liske, European Southern Observatory: Infračervené záření nám pomáhá také při studiu nejvzdálenějších galaxií. Čerstvě narozené hvězdy v mladé galaxii vydávají ale především ultrafialové záření.
Toto záření pak miliardy let putuje rozpínajícím se vesmírem. Rozpínání vesmíru prodlužuje vlnovou délku záření a my je přijímáme v infračerveném oboru. Tento moderní přístroj na ostrově La Palma se jmenuje MAGIC. Hledá záření gama, záření s nejvyšší energií. Smrtící záření gama – naštěstí pro nás – pohlcuje zemská atmosféra. Stopy po něm však zůstávají. Při setkání s atomy pozemského ovzduší se tvoří kaskády sekundárních částic s vysokými energiemi. Ty vydávají slabou záři, kterou MAGIC zjistí.
Observatoř Pierra Augera v Argentině vůbec nevypadá jako dalekohled. Pierre Auger sestává z 1600 detektorů rozmístěných na ploše 300 čtverečních kilometrů. Detektory zaznamenávají částice kosmického záření od vzdálených supernov a černých děr.
Pomocí rozmanitých přístrojů astronomové otevřeli celé spektrum elektromagnetického záření a odvážili se ještě dále. Některá pozorování však nelze uskutečnit ze země. Co nám pomůže? Kosmické teleskopy. O těch ale příště.
Autor: Šárka Speváková