Oči astronomie: Mimo naši Zemi
7. 10. 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.
Hubblův teleskop je nejznámějším dalekohledem v historii umístěným v kosmu. Způsobil revoluci v mnoha oborech astronomie. Nachází se totiž vysoko nad chvějící se zemskou atmosférou a má nerušený výhled do celého vesmíru. Navíc může sledovat ultrafialové a infračervené záření, které je nedostupné pozemským dalekohledům, protože atmosféra je pohlcuje. Astronomové se chystají vyslat do vesmíru ještě další mnohé družice, které umožní nevídaná pozorování.
Hubblův kosmický dalekohled způsobil v astronomii revoluci. Jeho zrcadlo má průměr jen 2,4 metru, ale protože se nachází vysoko nad chvějící se zemskou atmosférou, poskytuje nerušený výhled do celého vesmíru.
Dr. Joe Liske, European Southern Observatory: Navíc může sledovat ultrafialové a infračervené záření, které je nedostupné pozemským dalekohledům, protože je atmosféra pohlcuje. Jeho kamery a spektrografy – velké jako telefonní budka – zaznamenávají a analyzují světlo přicházející ze vzdáleného vesmíru. A Hubblův dalekohled se postupně zdokonaluje.
Astronauti občas podnikají servisní výpravy. Opravují poškozené části, starší přístroje nahrazují novými, modernějšími. Svým ostřížím zrakem pozoroval sezónní změny na povrchu Marsu, … srážku komety s Jupiterem, … Saturnův prstenec ze strany … a dokonce i povrch maličkého Pluta. Portrétoval životní cyklus hvězd od jejich zrodu v oblacích plynu a prachu, až po jejich poslední výdechy: subtilní mlhoviny odváté do kosmického prostoru umírajícími hvězdami. Pozoroval i exploze supernov, jež na chvíli zastíní jas mateřské galaxie.
Velmi dlouhé expozice odhalily v "prázdných" místech oblohy tisíce galaxií vzdálených miliardy světelných let. Zachytily fotony, které se vydaly na cestu v době, kdy byl vesmír ještě mladý. Představují okno do dávné minulosti a pomáhají nám pochopit stále se rozvíjející vesmír.
Dr. Joe Liske, European Southern Observatory: Hubblův dalekohled však není jedinou vesmírnou observatoří. Spitzerův kosmický dalekohled vypustila NASA v srpnu roku 2003. Je to Hubblův vrstevník v infračerveném oboru. Zrcadlo Spitzerova dalekohledu má průměr 85 centimetrů.
Spitzerův dalekohled zjistil, že vesmír je celý zaprášený. Jsou-li totiž temná neprůhledná mračna zevnitř zahřívána hvězdami, vydávají infračervené záření. Rázové vlny způsobené kolizemi galaxií zase vytvářejí prachové prstence a nová místa zrodu hvězd.
Dr. Joe Liske, European Southern Observatory: Spektrografy kosmické observatoře také zkoumaly atmosféry extrasolárních planet – obrů podobných Jupiteru, kteří obíhají okolo svých mateřských hvězd s periodou několika dní.
A co třeba rentgenové nebo gama záření? Zemskou atmosférou vůbec neprochází, takže bez kosmických dalekohledů bychom v těchto pásmech záření s vysokou energií byli zcela slepí.
Dr. Joe Liske, European Southern Observatory: Kosmické dalekohledy v tomto elektromagnetickém oboru zkoumají kupy galaxií, černé díry, exploze supernov a galaktické srážky. V roce 1990 NASA vynesla do vesmíru největší vědeckou družici – Comptonovu gama observatoř. Byla to vlastně plně vybavená fyzikální laboratoř.
V roce 2008 následovala observatoř GLAST. Studuje všechny objekty vydávající záření o vysoké energii, od temné hmoty po pulsary. Ve vesmíru jsou i dva rentgenové dalekohledy, které sledují místa s nejvyšší teplotou. Observatoř Chandra vypustila NASA a observatoř XMM-Newton vyslala na oběžnou dráhu ESA.
Takto vypadá obloha v rentgenovém záření. Rozsáhlá oblaka plynu jsou zahřátá na miliony stupňů Celsia rázovými vlnami šířícími se okolo supernov. Jako bodové zdroje se jeví neutronové hvězdy nebo černé díry pohlcující látku ze sousedních hvězd: horký plyn padá do černé díry a vydává rentgenové záření. Podobně se projevují černé veledíly v jádrech vzdálených galaxií. Látka, která klesá do černé veledíry, vydává rentgenové záření než je pohlcena a zmizí nám z dohledu.
Ještě zajímavější je ale záření gama, které doprovází děje, při nichž se uvolňuje nejvíce energie. Jedná se například o exploze velmi hmotných, rychle rotujících hvězd. Během necelé sekundy se při nich uvolní více energie, než vydá Slunce za deset miliard let své existence.
Dr. Joe Liske, European Southern Observatory: Hubble, Spitzer, Chandra, XMM-Newton a GLAST jsou velké kosmické observatoře. Jiné vesmírné dalekohledy jsou menší, ale zaměřené na jeden určitý úkol. Příkladem je COROT. Francouzská družice se specializuje na hvězdnou seizmologii a hledání vzdálených planet. Družice Swift v sobě spojuje rentgenovou a gama observatoř, jejímž cílem je odhalit tajemství kosmických záblesků záření gama. Sonda Wilkinson za dva roky práce ve vesmíru podrobně zmapovala reliktní záření a ukázala kosmologům, jak vypadal rodící se vesmír před více než třinácti miliardami let.
I čeští vědci již dostali své přístroje do vesmíru.
Dr. František Fárník, CSc., Astronomický ústav AV ČR, Ondřejov: Ty první pokusy českých vědců dostat se do kosmu začaly přibližně v roce 1969, kdy se otevřel program Interkosmos a mohli jsme se účastnit experimentů na palubách v té době sovětských družic.
V tomto období se získávaly první zkušenosti. Po roku 1990 však podpora pro kosmické experimenty skončila. Až po roce 2000 byla zahájena snaha zapojit se do aktivit Evropské kosmické agentury.
Dr. František Fárník, CSc., Astronomický ústav AV ČR, Ondřejov: V současné době máme želízko v ohni v projektu, který se nazývá Solar Orbiter. Je to sonda, která by letěla do blízkosti Slunce. Měla by se dostat asi do pětiny vzdálenosti Slunce-Země.
Tato sonda umožní měřit nejen částice, které na ni budou dopadat, ale pozorovat i sluneční korónu. Čeští vědci by se podíleli na konstrukci dvou přístrojů umístěných na sondě.
Dr. František Fárník, CSc., Astronomický ústav AV ČR, Ondřejov: Jednak by to měl být rentgenový teleskop v tvrdé oblasti rentgenového záření a jednak by to měla být účast na vlnovém experimentu.
V současné době se naši vědci podílejí na mnoha programech ESA. Díky družici SOHO analyzují spektra slunečních struktur. A spolupracují na analýze rentgenových spekter černých děr pomocí družice XMM-Newton.Vytvořili software na optickou monitorovací kameru dalekohledu na družici Integral. Přispěli k výpočtům družice GOCE, která důkladně změří naši Zemi. Připravují vědecký program družice GAIA, která vytvoří prostorovou mapu naší galaxie. Na sondě BEPI Colombo pomohli vytvořit modely vzájemného působení slunečního větru s magnetosférou Merkuru.
Naše vědce tedy čeká fascinující práce na desetiletí dopředu. O dalších plánech do budoucna zase příště.
Autor: Šárka Speváková