Za dva měsíce, 21. ledna 2005, oslaví hvězdárna v Ondřejově u Prahy už 107. výročí svého založení. Za tu dobu se stala základnou našeho astronomického výzkumu a její bývalí i současní pracovníci patří mezi špičkové vědce ve svém oboru.
Ondřejovské pracoviště Astronomického ústavu AV ČR je plně zapojeno do světové sítě významných astronomických observatoří a podílí se spolu se zahraničními institucemi na celé řadě astronomických programů. Součástí ústavu je i další pracoviště, dislokované na Geofyzikálním ústavu na pražském Spořilově.
Jen bychom rády věděly
vrch hlavy poulí zraky
jsou-li tam tvoři jako my
jsou li tam žáby taky!
Jan Neruda: Písně kosmické
Uskutečněná vize Josefa Friče
Pro českou astronomii se stal významným rok 1928, neboť Univerzita Karlova tehdy získala darem od Josefa Friče (syna revolucionáře Václava Friče, známého z bojů na pražských barikádách v roce 1848), na tehdejší dobu moderní astronomickou observatoř, vystavěnou na vrcholku kopce Manda v Ondřejově u Prahy. Historie astronomického komplexu začíná už v roce 1898 a není příliš známo, že na jeho zrodu se nepřímo podílel i nadšený zájemce o astronomii, básník a spisovatel Jan Neruda, který byl blízkým přítelem rodiny Fričů. Pro ilustraci uveďme úryvek z jeho Písní kosmických, dodnes zdobící průčelí první budovy, která byla na vrcholku kopce Manda, později Josefem Fričem přejmenovaného na Žalov, postavena. Hvězdárna byla vybavena na tehdejší dobu nejmodernějšími astronomickými přístroji a dalekohledy, z nichž celou řadu můžeme dodnes vidět v historických kupolích hvězdárny a v tamějším astronomickém muzeu.
Nejlepším přítelem hvězdáře je počítač
Současnost Astronomického ústavu AV ČR v Ondřejově je stejně jako v případě většiny moderních vědeckých oborů založena na komplexním využití počítačové techniky. Základními přístroji pro pozorování vesmírných objektů a jevů jsou samozřejmě stále moderní dalekohledy, radioteleskopy, nebo přístroje na satelitech, nicméně dnešní hvězdáři už povětšinou netráví noci u okulárů dalekohledů, ale u počítačových monitorů, na které jim pozorovaný obraz přenáší složitá elektronika. Výkonné počítače také slouží k numerickému modelování objektů a procesů ve Vesmíru. Se současnými úkoly Astronomického ústavu AV ČR nás seznámil jeho ředitel RNDr. Petr Heinzel, DrSc.
Král českých dalekohledů sleduje supernovu
Optickým přístrojům na ondřejovské observatoři bezesporu vévodí tzv. dvoumetr, tedy dalekohled se zrcadlem o průměru dvou metrů, který byl po svém dokončení v roce 1967 jedním z největších dalekohledů na světě a vznikl v závodě VEB Carl Zeiss Jena.
První velkou modernizací prošel dalekohled před rokem 1981 a poslední byla dokončena v roce 1998. V závodech Carl Zeiss Jena bylo provedeno nové pokovení dvoumetrového zrcadla, které spolu s novými CCD detektory nyní umožňuje spolehlivě pořizovat spektra s vysokým rozlišením hvězd až deváté magnitudy (před pokovením šesté magnitudy) a umožňuje tak pozorovat objekty až stokrát slabší.
Magnituda – stupnice jednotek zdánlivé a absolutní jasnosti hvězd a dalších kosmických objektů. Nejjasnější hvězdy mají magnitudu 0 až zápornou, například Slunce –26,7 a slabší objekty kladnou, například Polárka +1,97.
V současné době například probíhá s pomocí ondřejovského dvoumetru poprvé sledování spektra supernovy označené jako SN 2004 dj v galaxii NGC 2403, vzdálené od nás 12 milionů světelných let. Jde o objekt 11. hvězdné velikosti, tj. asi stokrát slabší, než nejslabší hvězda viditelná pouhým okem. Přesto však jde o nejjasnější supernovu, pozorovanou za posledních deset let.
Pozorování takovýchto supernov umožňuje astronomům sledovat fyzikální procesy provázející výbuchy supernov a přispět tak k pochopení této pozoruhodné etapy ve vývoji hvězd, při níž mohou vznikat i pověstné černé díry.
Supernova
Výbuch hvězdy, při němž dojde k explozivní nukleosyntéze a její jasnost na krátkou dobu vzroste mnohomiliardkrát. Velká část hvězdy je vyvržena rychlostmi přesahujícími 10 000 km/s (obálka novy SN 2004 dj se rozpíná rychlostí 6000 km/s). Nejvíce energie se uvolňuje ve formě neutrin. Po výbuchu se vyvržené plyny řítí mezihvězdným prostorem několik tisíc let a září jako zbytky supernovy. Zhroucené jádro hvězdy je pak buď neutronová hvězda, nebo černá díra.
Slunce stráží patrola
Jedním z pracovišť ústavu je sluneční oddělení, zabývající se výzkumem Slunce, především pak studiem jeho atmosféry, slunečních skvrn, erupcí, protuberancí a výronů koronální hmoty. K tomu slouží celá řada přístrojů jako je dvojitý sluneční patrolní dalekohled o průměru objektivů 20 cm, rádiové teleskopy z nichž nejmodernější má desetimetrovou anténu, či velké horizontální dalekohledy Carl Zeiss Jena se spektrografy, které právě prochází komplexní modernizací.
U dalekohledů a spektrografů se střídají pozorovatelé sledující na obrazovkách počítačů dění na Slunci, v jednotlivých vrstvách jeho atmosféry. Mimoto vědci využívají v rámci mezinárodní spolupráce i tzv. věžové dalekohledy, z nichž největší jsou umístěny na Kanárských ostrovech.V současnosti se napojili i na nový německý projekt GREGOR, což je největší sluneční dalekohled o průměru 1,5 metru budovaný na ostrově Tenerife. Využívány jsou i přístroje na celé řadě satelitů, jako příklad uveďme SOHO (Solar and Heliospheric Observatory), pracující od roku 1995.
Zajímalo nás praktické využití těchto poznatků. Na to nám odpověděl vedoucí slunečního oddělení RNDr. František Fárník, CSc. „ Výzkum sluneční aktivity nám pomáhá k bližšímu poznání dějů, probíhajících na naší nejbližší hvězdě. Patrolní sledování a numerické modelování studovaných procesů směřuje k tomu, abychom v budoucnu mohli určité jevy i předvídat. Zatím je toto předvídání o mnoho složitější než předpověď počasí na Zemi, protože sluneční atmosféra se řídí úplně jinými zákonitostmi a je mnohem méně prozkoumána. To se týká zejména velkých erupcí (výrony plazmatu ze Slunce), ovlivňujících celý meziplanetární prostor včetně naší Země. Takové erupce vyvolávají mohutné magnetické bouře a mohou způsobit i poruchy pozemských i satelitních elektronických přístrojů, komunikačních sítí a podobně“.
Vzdálení bílí trpaslíci
S funkcí dalšího významného oddělení Astronomického ústavu AV ČR v Ondřejově nás seznámil jeho vedoucí RNDr. Pavel Koubský, CSc. „Stelární, neboli hvězdné oddělení má jako hlavní program sledování tzv. horkých hvězd a jedním, již tradičním oborem je studium dvojhvězd. Nejdůležitějším přístrojem pro pořizování dat je již zmiňovaný dvoumetrový dalekohled, umožňující pozorování pomocí CCD detektorů (známe je z digitálních fotoaparátů). Ve spojení se speciálním spektrografem lze získávat podrobná data o spektrálním složení hvězd. Elektronická spektroskopie se v Ondřejově naplno rozjela po roce 1992 a stelární oddělení v ní dosahuje pozoruhodných výsledků. Jednou ze zajímavých skupin horkých hvězd jsou tak zvané Be hvězdy, hvězdy obklopené rozsáhlou obálkou. S jistou licencí připomíná obálka Be hvězdy prstence planety Saturn.Systematické studium Be hvězd je jedním z hlavních programů stelárního oddělení. Jeho cílem je především vysvětlit vznik a zánik obálek těchto hvězd .
Zajímavými horkými hvězdami jsou například bílí trpaslíci. Naše Slunce se bude postupem času rozpínat až se asi za 5 miliard let stane červeným obrem, který pohltí například planetu Merkur, či Venuši. Poté však skončí nukleární reakce probíhající v jeho jednotlivých vrstvách a dojde ke zhroucení slunečního jádra, ze kterého se vytvoří hrouda pevného materiálu. Jádro o obrovské hustotě (jeden krychlový centimetr pak může mít hmotnost až jedné tuny) pak nebude větší, než je naše Země.
Spektroskopie
Analýzou světla hvězd můžeme určit jednotlivé prvky, ze kterých se hvězdy skládají. Atomy každého prvku vyzařují nebo pohlcují záření a to na daných vlnových délkách, odpovídajících určité barvě ve světelném spektru. Každý chemický prvek se pak podepisuje zvláštním souborem spektrálních čar, který je podobný čárovému kódu, jímž se označuje zboží. To však není jediné využití spektroskopie. S její pomocí můžeme dokonce určit i to jak rychle se hvězdy pohybují a jakou mají hmotnost. V případě posunu spektrálních čar ke kratším vlnovým délkám, tedy k modré barvě, se hvězda k nám přibližuje. Posunou-li se spektrální čáry k červenému konci spektra, hvězda se vzdaluje. Kombinací všech měření pak můžeme měřit i rychlost otáčení galaxií, pohyb hvězd v prostoru, i pohyb ve dvojhvězdách a ve spojení s Newtonovým gravitačním zákonem měřit i jejich hmotnost.
Evropské centrum pro sledování bolidů je v Ondřejově
Meteoroidy, bolidy, asteroidy a bludné planetky jsou dnes moderním strašákem, který je vděčným námětem celé řady vědeckofantastických filmů. Pohyby těchto těles, zejména na drahách blízkých naší Zemi sledují právě v Ondřejově a to v oddělení meziplanetární hmoty
vedeném RNDr. P. Spurným, CSc. Vědci se zde zabývají například studiem dějů při průniku meteroidů nadzvukovou rychlostí atmosférou Země, odvozením jejich vlastností a chemického složení, určením jejich původu a zákonitostí pohybu.
Z Ondřejova je řízena činnost evropské fotografické bolidové sítě se stanicemi v sedmi evropských zemích a v Ondřejově jsou zpracovávány i výsledky měření. V současné době se dokončuje i moderní sledovací automatická síť bolidových kamer na území České republiky, která vědcům umožňuje určovat dráhy bolidů a meteorů, a tím vypočítat i místo jejich dopadu na zemský povrch.
Výsledky měření směřují také ke stanovení meteorické hmoty ve sluneční soustavě. Jedním z důležitých přístrojů pro pravidelná pozorování je i meteorický radar, využívaný k systematickému pozorování známých meteorických rojů, jakými jsou například Perseidy, Geminidy, či Leonidy. Oddělení má dále k dispozici i 65 cm zrcadlový teleskop, vybavený rovněž moderní CCD snímací technikou, který je využíván především k pozorování a studiu planetek, přibližujících se k Zemi. Tyto poznatky mohou v budoucnu sloužit i k včasnému varování naší planety před drtivým úderem z kosmu. Zatím však podle ondřejovských odborníků nemají pozemšťané žádné ověřené technické prostředky, jak případné katastrofě zabránit.
Co jsou to bolidy?
Jde o velmi jasné meteory (převyšující jasem i planety na obloze), prolétající po šikmé dráze atmosférou. Na rozdíl od slabších meteorů, lze u bolidů podobně jako u komet rozlišit podrobným pozorováním obal, jádro, hlavu, či ohon. Přelet bolidů bývá někdy doprovázen hromovým rachotem. Bolidy jsou oproti běžně pozorovatelným a hojným meteorům poměrně vzácná tělesa.
Astronomové studují i pohyby Země
Většina z nás je přesvědčena, že hlavním úkolem astronomů je sledovat dění ve Vesmíru. Oddělení galaxií a planetárních systémů Astronomického ústavu AV ČR, které vede Prof. RNDr. Jan Palouš, DrSc., se však zaměřuje i na studium globální dynamiky Země, změny její orientace v prostoru, změny polohy osy a rychlosti její rotace vůči hvězdám. Odborníci sledují i vzájemné působení soustavy těles Země, Měsíc a Slunce, tzv. slapové síly. Souvislosti hledají odborníci v tomto oddělení i studiem slapových sil u měsíců některých planet, jako je Mars, Jupiter, Neptun, či Uran. Oddělení se dále zabývá podrobným studiem pohybů asteroid v Kuiperově pásu. Ve spolupráci s celou řadou zahraničních astronomických institucí a observatoří, jako například s francouzskou observatoří v Meudonu, Institutem Maxe Plancka v německém Bonnu, či Astrofyzikálním ústavem na Kanárských ostrovech, probíhá i studium galaxií, jejich analýza a modelování jejich vývoje.
Co jsou to slapové síly?
Ve vztahu Země-Měsíc a Slunce jde o periodické působení vzájemných přitažlivých sil. Na Zemi vyvolávají tyto slapové jevy známý příliv a odliv. Podle Newtonova gravitačního zákona klesá přitažlivá síla mezi tělesy s druhou mocninou jejich vzdálenosti, a tudíž jsou gravitační účinky Měsíce podstatně větší než účinky mnohem hmotnějšího Slunce. Procházejí-li však Slunce Měsíc současně určitým poledníkem, tedy při novoluní a úplňku, sčítá se jejich přitažlivá síla a dochází v oceánech k tzv. skočnému dmutí, tedy daleko mohutnějšímu přílivu, který například u kanadského pobřeží dosahuje až 20 metrů.
Astrofyzika a kosmický výzkum
V širokém spektru oborů, jimiž se Astronomický ústav AV ČR zabývá, nechybí ani účast na kosmickém výzkumu. Jeho počátky byly položeny naší účastí na programu Interkosmos již koncem 60-tých let a pokračovaly studiem rentgenového záření Slunce prostřednictvím satelitů. Poslední z ondřejovských detektorů pracoval v kosmu v letech 2000 – 2003 na americké družici MTI (Air Force). Samostatným projektem bylo vypuštění české družice MIMOSA, na niž byl umístěn mikroakcelerometr, přístroj však pro mechanickou poruchu
nesplnil očekávání. Nicméně získané zkušenosti by měly být využity v dalších projektech, které připravuje Evropská kosmická agentura – ESA.
Jedním z nových směrů na ústavu je také studium relativistických objektů jako jsou např. černé díry nebo aktivní jádra galaxií. Tato teoretická disciplína se rozvíjí ve výše zmíněném oddělení galaxií a planetárních systémů. Z experimentálního hlediska se jedná o detekci zdrojů vysokoenergetického záření, což v současnosti umožňuje např. evropský projekt ESA-INTEGRAL, družice, nesoucí dalekohledy pracující v rentgenovém a gama oboru záření.. Skupina odborníků v Ondřejově se také zabývá studiem vesmírných gama záblesků a jejich identifikací s optickými protějšky.
Mezinárodní spolupráce Astronomického ústavu AV ČR probíhá na řadě úrovní a to i s významnými evropskými institucemi jako jsou ESO (European Southern Observatory ), která má své observatoře umístěny v Chile, či s Evropskou kosmickou agenturou ESA.
Česká republika usiluje, zejména nyní po jejím vstupu do EU, o plnoprávné členství v těchto organizacích. Prozatím však naši astronomové mají alespoň jisté možnosti využívat výsledků práce těchto a dalších institucí, mají přístup k vybraným datům, mohou čerpat ze široké škály databází zveřejňovaných údajů a výzkumů. Opačným směrem pak putují rovněž výsledky jejich práce. Významným oceněním aktivity všech českých astronomů je fakt, že Mezinárodní astronomická unie (IAU) bude pořádat v roce 2006 své 26. Valné shromáždění v Praze.
