Evropská jižní observatoř (European Southern Observatory, ESO) si vybrala pro vybudování nejmodernější astronomické observatoře pro pozorování ze zemského povrchu a v oblasti viditelného světla vrchol chilské hory Paranal a umístila tam soustavu dalekohledů, jaká nemá ve světě konkurenci.
Observatoř Paranal je unikátní svým vybavením, nejmodernějším optickým přístrojem na světě i projekty, na kterých zde vědci ze všech členských států ESO pracují, a konečně i vědeckými objevy, kterých dosáhli. Pojďte teď s námi prozkoumat soustavu dalekohledů VLT (Very Large Telescope), s jejichž pomocí mohly být pozorovány nové spirální mlhoviny nebo rostoucí galaxie, a seznámit se s nejnovějšími objevy.
Místo, kde si déšť poručit nedá
Observatoř Paranal najdete na vrcholu Cerro Paranal v poušti Atacama na severu Chile, v nejsušší oblasti na Zemi. Klimatologové taktně říkají, že v této poušti jsou místa, kde neprší stovky až tisíce let, ale to jenom proto, že »nikdy« jim připadá příliš kategorické a nevědecky definitivní. Cerro Paranal je 2635 m vysoká hora, ležící asi 120 km jižně od přístavu Antofagasta a 12 km do vnitrozemí od pobřeží Tichého oceánu. Proč se chtějí astronomové šplhat tak vysoko v nehostinné poušti? Kvůli vynikajícím atmosférickým podmínkám a také odlehlosti. Ta zajistí, že výjimečná astronomická pozorování nebudou rušena nepříznivými účinky lidské činnosti, například prachem ze silnic a dolů nebo světelným znečištěním.
Telescope, Very Large Telescope
Pokud odoláte nástrahám slavného hotelu VLT pod vrcholem (jmenuje se »Residencia« a směl si v něm hrát James Bond v Quantum of Solace), na vrcholu na vás už čeká VLT (Very Large Telescope), soustava čtyř velkých a čtyř menších dalekohledů v podobě čtyř kopulí vykukujících z písku pouště a čtyř naopak neobvyklých menších kopulí umístěných na kolejnicích, které se dokážou posouvat mezi přesně určenými stanovišti. Pod povrchem se skrývá složitá soustava zrcadel v podzemních tunelech, ve kterých společná práce všech dalekohledů připomíná koncert. Při něm se postupně využívají optické i poziční dispozice každého z teleskopů a výsledkem obvykle bývá pozorování něčeho, co se předtím ještě nikdy nepodařilo spatřit.
Pohled do hlubin vesmírného oceánu
VLT (Very Large Telescope) je tvořený soustavou čtyř hlavních dalekohledů s primárním zrcadlem 8,2 m v průměru a čtyř menších pomocných dalekohledů o průměru zrcadla 1,8 m.
Jejich výkon je kombinovatelný, mohou pracovat všechny společně nebo ve skupinách dvou či tří. Tím se jejich výkon zesílí a společně mohou vytvořit systém, nazývaný VLTI (Very Large Telescope Interferometr). Interference znamená vzájemné ovlivňování, prolínání nebo střetávání jevů nebo hmoty, nejčastěji se jedná o charakteristickou vlastnost vln. Když si představíte vlny na vodě, do které vhodíte oblázek, jak se odrážejí od břehů, vracejí se, prolínají a kříží, máte to. Zvětšete to ještě celé do velikosti vesmírného oceánu, vlnění viditelného i neviditelného záření, a je zřejmé, že bez něčeho tak dokonalého, jako je VLTI, to zkoumat není možné.
Co to mrká na Měsíci?
Interferometr VLTI, sestavený z kombinace několika jednotlivých dalekohledů, umožňuje pozorování s 2,5krát jemnějším rozlišením než s každým dalekohledem samostatně. Obrovská citlivost interferometru je založená na důmyslném systému po(d?)zemních zrcadel, která lze navzájem kombinovat tak, aby každý paprsek urazil stejně dlouhou dráhu od objektivu teleskopu do interferometru a to s neuvěřitelnou přesností 1/1000 mm na sto metrů. S takovou přesností je pak možné úhlové rozlišení několika milisekund – to je přibližně totéž, jako bychom ze Země viděli, která ze dvou rozsvícených žárovek umístěných ve vzdálenosti jeden a půl metru od sebe na Měsíci bliká.
Fotografie neviditelného světla
Ale i teleskopy používané samostatně mají co nabídnout. S jediným hlavním dalekohledem o průměru 8,2 m (Unit Telescope, UT) se dají při hodinových expozičních časech pořídit snímky velmi slabě zářících objektů, až do velikosti 30 magnitud (zdánlivá magnituda udává zjednodušeně řečeno hvězdnou velikost neboli jasnost hvězdy a pozor, opačně než byste čekali, nižší magnituda znamená vyšší jasnost). Relativně to znamená objekty zářící 4 miliardkrát slaběji než ty, které dokážeme spatřit pouhým okem.
Chaos ve hvězdách
Velké hlavní dalekohledy UT1-4 byly pojmenovány Antu, Kueyen, Melipal a Yepun. ESO chtěla tímto způsobem vzdát hold hostitelské zemi a vybrala jména pocházející z jazyka mapuche, jazyka původních obyvatel. Antu znamená Slunce, Kueyen je Měsíc a Melipal pak Jižní kříž. Jméno posledního, Yepun, vzdulo lingvistickou vlnu dohadů, protože »jasná hvězda večerní oblohy« mohla být jak Sirius, tak Venuše jako Večernice. Nakonec bylo galantně dohodnuto, že UT4 nese jméno krásné Venuše. UT1, Antu, zahájil pravidelnou rutinní vědeckou práci 1. dubna 1999. Dnes jsou v provozu všechny čtyři hlavní i všechny čtyři pomocné dalekohledy.
Dokonalé a inteligentní
Všechny čtyři velké hlavní dalekohledy »umějí« mnoho funkcí a jejich konstrukce je vypracovaná do nejmenších detailů, aby byl minimalizovaný nepříznivý vliv vnějších podmínek na jejich vysoké rozlišovací schopnosti. (Například je důmyslným systémem minimalizovaná turbulence vzduchu uvnitř tubusu dalekohledu, k níž by jinak mohlo dojít v důsledku proměnlivých teplot a proudění vzduchu.) Technicky dokonalé vybavení nabízí širokoúhlé zobrazování, kamery a spektrografy korigované adaptivní optikou, stejně jako spektrografy pro více objektů a spektrometry s vysokým rozlišením, které pokrývají širokou oblast spektra, od hlubokého ultrafialového záření (300 nm) po infračervené vlnové délky (20 μm).
Šachy s teleskopy
Čtyři menší jednoúčelové teleskopy (Auxiliary Telescope, AT) jsou pomocné. Mohou se posunovat po kolejích mezi přesně definovanými pozorovacími stanovišti, odkud se vedou světelné paprsky do VLTI. AT jsou soběstačné a dokonale chráněné, každý má své ovládání a procesory, své chladicí systémy, a to vše si vozí s sebou. Každý AT na to má také svůj hydraulický systém, pomocí kterého se přemisťuje. Trochu to pak vypadá, jakoby UT hrály s pěšáky AT šachy podle hvězdných pravidel.
Gejzír objevů z pouště
Za dobu svého působení potvrdila observatoř Paranal svůj přínos pro lidské poznání mnoha vědeckými objevy. Potvrdilo se také, že je zajímavější spolupráce – na vybudování Paranalu spolupracovaly všechny členské státy ESO – než dílčí projekty jednotlivých zemí, které obsahuje předchozí projekt La Silla (také v poušti Atacama). Z hlediska vědeckých výsledků je observatoř Paranal nejproduktivnějším vědeckým zařízením tohoto typu na Zemi – vychází odtud nejméně jedna recenzovaná vědecká práce denně. Observatoř má na svém kontě několik vědeckých prvenství. Tím se zvyšuje vědecká prestiž ESO, a může nás těšit, že se na ní od roku 2007 podílejí i čeští vědci (o jejich práci v rámci ESO přineseme podrobnější článek v některém z příštích čísel). A poznámka pro skeptiky – roční příspěvky členských států ESO odpovídají méně než 35 centům evropské měny na osobu.
Vesmírný kaleidoskop
Objevy VLT se skládají jako důležité kamínky mozaiky lidského poznání vesmíru. Tým francouzských astronomů našel objekt v těsné blízkosti hvězdy Beta Pictoris, který zřejmě leží uvnitř jejího disku v předpokládané vzdálenosti osmkrát větší, než je vzdálenost Země–Slunce. Tento objekt je s největší pravděpodobností obří planetou a pak by se jednalo o první snímek planety, která je tak blízko své mateřské hvězdě jako je Saturn od Slunce. Observatoř Paranal se pyšní i unikátním dlouhodobým sledováním hvězd obíhajících okolo supermasivní černé díry v centru naší Galaxie nebo sledováním růstu mladé galaxie z oblaků plynů, které ji obklopují. Dalším projektem ESO je Evropský extrémně velký dalekohled (E-ELT), který bude mít průměr primárního zrcadla neskutečných 42 metrů, složených z hexagonálních segmentů. Měl by pracovat v infračerveném i viditelném oboru záření a stane se pravděpodobně na dlouhou dobu největším dalekohledem světa.
Více na:
http://www.eso.org/public/
http://www.asu.cas.cz/
http://www.eso-cz.cz/
Submilimetrový pohled až do kolébky vesmíru
Na náhorní plošině Chajnantor v Chilských Andách buduje ESO spolu se svými mezinárodními partnery další vědecký zázrak – soustavu ALMA (The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). V milimetrových a submilimetrových vlnových délkách (mezi infračerveným zářením a rádiovými vlnami) můžeme měřit světlo nejchladnějších objektů ve vesmíru, jen desítky stupňů nad absolutní nulou a z nejvzdálenějších a tedy nejstarších objektů ve vesmíru. Lze tak studovat chemické a fyzikální podmínky v hustých oblastech plynů a prachu, kde se rodí nové hvězdy. Často jsou temné a ve viditelném světle »neviditelné«, ale v milimetrových a submilimetrových částech spektra jasně září. Tento typ záření je částečně pohlcovaný vodní parou v zemské atmosféře, proto je ALMA budován 5000 m n. m. na náhorní plošině v nejsušším místě na Zemi. Představuje ho 66 antén s provozní vlnovou délkou 0,3–9,6 mm, hlavní soustava padesáti antén o průměru 12 m, které budou fungovat jako jeden interferenční teleskop, doplněná dalšími 7 a 12 m anténami. Budou se moci pohybovat po plošině v rozmezí od 150 m do 16 km. To vše umožní »dokonale zaostřit«, nastavit jedinečnou přesnost a rozlišení, desetkrát dokonalejší než Hubbleův vesmírný teleskop, navíc ve vzájemné spolupráci s VLT. Dokončení se plánuje na rok 2012, ale první pozorování mají začít už v roce 2011.
Co nasávají galaxie?
V říjnu 2010 zveřejnili vědci z ESO výsledky, které objasňují růst mladých galaxií. V prvních několik miliardách let po velkém třesku se hmotnosti typických galaxií zvýšily a pochopit jak a proč je jedna z nejdiskutovanějších otázek současné astrofyziky. První galaxie, vzniklé před tím, než měl vesmír miliardu svíček na dortu, byly daleko menší než dnešní, včetně naší Mléčné dráhy. Jak vesmír rostl, vyrostly i galaxie. Jedním ze způsobů byla kolize dvou malých galaxií, které formovaly výslednou větší. Díky možnostem VLT ale známe i jinou, mírumilovnější možnost. Mladé galaxie mohly růst jako vesmírní kojenci nasáváním chladných proudů plynu tvořeného vodíkem a heliem, které se vyskytovaly v prvotním vesmíru, a z něho formovat hvězdy. Vedoucí týmu, Giovanni Cresci z astrofyzikální observatoře v Arcetri říká: „Nové výsledky z VLT jsou prvním přímým důkazem, že pohlcování původního plynu se skutečně dělo a byl dostatek materiálu a energie pro vytvoření prvních hvězd a růstu hmotných galaxií v mladém vesmíru. Objev bude mít zásadní dopad na naše pochopení vývoje vesmíru od Velkého třesku až do současnosti. Teorie formování galaxií mohou být přepsány.“
Proč právě magnetar?
Díky VLT evropští astronomové poprvé dokázali, že magnetar – neobvyklý druh neutronové hvězdy s neuvěřitelně silným magnetickým polem milión miliardkrát (!) větším než Země – mohl vzniknout z hvězdy nejméně 40x hmotnější než naše Slunce. To byla trochu provokace současné teorii o tom, jak se vyvíjejí hvězdy, protože jak to, že se z hvězdy této hmotnosti nestala černá díra? Zamířili dalekohledy na hvězdokupu Westerlund (16 000 světelných let daleko v souhvězdí Ara (Altar)), hvězdné safari plné různých zajímavých hmotných hvězd, které svítí jako milion Sluncí. Hvězdy jsou stejného stáří, mezi 3,5 a 5 miliony let, což značí, že vznikly současně při jedné vesmírné události a právě mezi nimi bydlí jeden ze známých magnetarů naší galaxie. Protože délka života hvězdy je nepřímo úměrná její hmotnosti, musela být hvězda, která se stala magnetarem, zřejmě ještě hmotnější než většina ostatních hvězd, když zanikla dříve. Spořádaně se však nestala černou dírou, ale rozhodla se jinak. Jak to, že právě ona? Hypotéza, která to vysvětluje, je postavená na vzájemném působení binární soustavy dvou hvězd a přesunu hmoty mezi nimi, který takový vývoj umožní.
