50 let NASA - družice Chandra

2. říjen 2008

NASA vypustila do vesmíru řadu teleskopů. Mezi nimi družici Chandra pro sledování rentgenového záření. Díky ní vědci učinili řadu objevů a družice významně přispěla k poznání vesmíru. Přinášíme rozhovor s významným americkým astrofyzikem prof. Martinem Elvisem, který patří v NASA do okruhu vědců pracujících s družicí.

Jak si máme představit rentgenový dalekohled?
Rentgenové záření je tisíckrát energetičtější než běžné světlo a pro jeho zachycení je potřeba úplně jiný druh dalekohledu, než který známe z optických pozorování. Právě v těchto letech má NASA ve vesmíru družici Chandra, jejíž internetové stránky chandra.harvard.edu mimochodem získaly 11. května loňského roku mezinárodní cenu Pirelli za popularizaci. Na stránkách můžete vidět, že družice dokáže udělat velmi dobré obrázky. Přesto je to poměrně malý teleskop o rozměru listu papíru. Proto zabere celý den exponování, než se takový pěkný a ostrý obrázek podaří nasnímat.

dr. Martin Elvis

Rentgenový dalekohled funguje úplně jinak než normální zrcadlo, které máte doma v koupelně. Do něj se podíváte a světlo z vašeho obličeje se odráží zase zpátky k vám o 180°. Kdybyste do zrcadla posvítili rentgenovými paprsky, neviděli byste nic, protože zrcadlo by všechen rentgen pohltilo. Ale pokud zrcadlo nakloníte o určitý úhel i rentgenové světlo se odrazí. Ten úhel je velice malý, zrcadlo musí být nakloněno a nestačí na to jen jedno. Optika družice Chandra je vlastně soustava zrcadel, a proto je také tak těžká. Zrcadlo na Chandře má jen 1000 cm2, ale při tom váží 1,5 tuny.

Družice Chandra

Jaké jsou ty největší objevy družice Chandra?
Těch je opravdu dlouhý seznam. Jedna z věcí, které jsem řekl americkému časopisu Sky and Telescope před vypuštěním družice, byla, že až uděláme snímek určitého objektu, bude to jako odpověď na otázku, kdo je vrah po přečtení detektivky. To, co pro nás bylo dřív záhadou, bude najednou jasné. Věci, které zůstávají záhadou už 20 let nebo od vzniku rentgenové astronomie vůbec, se vyřeší. A skutečně se to v několika případech stalo. Tak například: Odkud se bere záření rentgenového pozadí? Před Chandrou to bylo jako dívat se skrz mlhu, nic určitého jsem neviděli. Po vypuštění Chandry bylo jasné, že ve vzdáleném vesmíru září v rentgenovém oboru miliony a miliony vzdálených kvasarů. V jejich středu je obří černá díra, do které padá plyn, a ten se zahřívá. Teploty jsou to obrovské v řádu milionů stupňů, někdy i vyšší. Vzniklé zářní pak dokáže přeletět klidně i půlku vesmíru.

Kvasary na samé hranici pozorovatelného vesmíru

Chandra také pořídila snímek velké skupiny galaxií v souhvězdí Persea a objevila tam obří bubliny plynu, ve kterých byly velké díry. A když jsme to srovnali s obrázky v radiovém oboru, tak začalo být očividné, že ty bubliny byly vyfouknuty objekty silně zářícími právě v radiovém oboru. To je úžasný objev. Znamená, že tak prostorově malé objekty, jakými jsou černé díry, dokáží ve vesmíru vytvářet obrovské útvary až mnohokrát přesahující rozměry galaxií. Po mnoho let nebylo jasné a nikoho ani nenapadlo, že spolu mohou souviset tak malé s tak velkými objekty.

Kupa galaxií v Perseu vyfotografované družicí Chandra

Trochu to vypadá, že se nové objevy rodily skutečně velmi snadno.
Ne všechny objevy jsou tak evidentní. Pro astronomy je velmi nepříjemné, že ve vesmíru existují temná energie a temná hmota. Je těžké je studovat a běžnými metodami jsou neměřitelné. Ale hmota, ze které jsme stvořeni, tzv. baryonová hmota - tu studovat a měřit dokážeme, protože svítí. Jenomže se ukazuje, že asi polovina z ní jako by ve vesmíru chyběla. Podle teorie vzniku vesmíru - velkého třesku - máme celkem přesný odhad, kolik by hmoty mělo být, jenže ono to nesouhlasí. Teoretici ale přišli na to, že ta hmota nezmizela, ani nepřestala svítit, jenom se příliš ohřála. Je tak horká, že ji nemůžeme vidět, protože září na velkých energiích, tedy krátkých vlnových délkách. Částečně by ale mohla být vidět v rentgenové oblasti. Takže jsme se pomocí družice Chandra vydali ji hledat. Zamířili jsme družici na extrémně svítivý kvasar v dalekém vesmíru a pořídili jsme jeho spektrum. Chandra pořizuje velmi kvalitní spektra a můžeme sledovat dlouhé intervaly vlnových délek. Sledovali jsme charakteristickou vlnovou délku, ve které je v rentgenovém oboru pohlcován kyslík. Z podrobné analýzy jsme prokázali, že baryonová hmota září i na těchto krátkých vlnách.

Barevné zobrazení temné hmoty, jak ji našla družice Chandra

Chandra je velmi úspěšná družice, přesto NASA plánuje další generaci rentgenových satelitů. Z jakého důvodu?
NASA by chtěla do vesmíru vypustit podstatně větší dalekohled, protože Chandra teď dokáže dělat jen 365 snímků ročně. Rádi bychom dělali tisíce snímků ročně nebo pozorovali tisíckrát slabší objekty stejně dlouho. Pokud chceme novou družici, musíme pro ni vyvinout zrcadla mnohem lehčí, než máme k dispozici nyní. Jak jsem říkal, zrcadlo na Chandře váží 1,5 tuny. Technologicky stejné zrcadlo nemůžeme udělat třeba 100x větší, protože neexistuje raketa, která by ho pak dokázala vynést do vesmíru. Proto potřebujeme mnohem lehčí zrcadla a zároveň mnohem přesněji vyrobené povrchy, abychom dosáhli lepšího rozlišení výsledného obrázku. Vymyslet a vyvinout obě technologie najednou je velmi složité. Ale vývoj pokročil a spolu s evropskými partnery plánujeme družici, jejíž zrcadlo bude 10x lehčí než rentgenová zrcadla na evropské družici XMM Newton a 100x lehčí než zrcadlo na Chandře. To je obrovský krok kupředu.

Constellation-X měla být družice, která nahradí Chandru. NASA se ale nejspíše zapojí spolu s Evropou a Japonskem do společného projektu International X-ray Obsrvatory (IXO).

Další informace o NASA u příležitosti 50. výročí jejího založení se dozvíte ve speciálním vydání pořadu Nebeský cestopis v sobotu 4. října od 20 hodin. Přehled článků o NASA na stránkách ČRo Leonardo.

autor: Petr Sobotka

E-shop Českého rozhlasu

Kdo jste vy? Klára, nebo učitel?

Tereza Kostková, moderátorka ČRo Dvojka

jak_klara_obratila_na web.jpg

Jak Klára obrátila všechno vzhůru nohama

Koupit

Knížka režiséra a herce Jakuba Nvoty v překladu Terezy Kostkové předkládá malým i velkým čtenářům dialogy malé Kláry a učitele o světě, který se dá vnímat docela jinak, než jak se píše v učebnicích.