Nová kapitola ve výzkumu vesmíru? Do konce roku má odstartovat raketa s dalekohledem Jamese Webba

1. říjen 2021
Podcasty, rozhovory, příběhy Další podcasty, rozhovory a příběhy Dalekohled Jamese Webba

Nástupce Hubbleova dalekohledu úspěšně prošel zkouškami a do vesmíru by měl odstartovat do konce roku. Dalekohled Jamese Webba je největší a nejvýkonnější kosmický teleskop všech dob. Tvůrce dalekohledu z kosmických agentur NASA, CSA a ESA ovšem čeká pár týdnů hrůzy.

Vesmírný dalekohled Jamese Webba úspěšně prošel všemi testy. Jeho obří složené pozlacené zrcadlo, které připomíná včelí plástev, by tak po letech odkladů a různých komplikací mohlo brzy začít sbírat poznatky o rozkvětu těch nejstarších galaxií.

Hlavní zkouška na následovníka Hubbleova dalekohledu ovšem teprve čeká až poté, co ho raketa Ariane 5 vynese do kosmu z Francouzské Guyany. Start je plánovaný na 18. prosince a mnoho astronomů si pak asi bude ještě týdny nervozitou kousat nehty nebo špatně spát.

Budou to zhruba tři týdny hrůzy. Teprve pak se ukáže, jestli zhruba deset miliard dolarů přijde vniveč, nebo to bude fungovat.
Martin Topinka

Patří k nim i Martin Topinka z Ústavu teoretické fyziky a astrofyziky Masarykovy univerzity v Brně, který aktuálně působí také v Institutu pro astrofyziku v Miláně a podílel se na vývoji simulátoru jednoho z klíčových detektorů na novém vesmírném dalekohledu.

„Zatímco u sondy Perseverance tam bylo nějakých sedm minut hrůzy a čekání, jestli se rozplácne o povrch Marsu, nebo v pořádku přistane, tak tady to budou zhruba tři týdny hrůzy. Teprve pak se ukáže, jestli těch zhruba deset miliard dolarů, kolik to stálo, přijde vniveč, nebo to bude fungovat,“ popisuje Topinka.

Spolu s kolegy už má schváleno několik pozorování, jež by měl dalekohled ve svém prvním ročním výzkumném cyklu provést. Kvůli své bezprecedentní velikosti se dalekohled bude muset automaticky rozbalit jako gigantické origami nebo nějaký transformer.

„Jeho sluneční štít je velký asi jako tenisový kurt. Navíc má obří zrcadlo. Takhle velké zrcadlo ještě do  vesmíru vypuštěné nebylo. Takže se musí složit jako origami do hlavice rakety. A pak se to všechno musí pomaloučku rozbalovat a nesmí se to potrhat a rozbít. To bude trvat dva až tři týdny.“

S opravami se nepočítá

Dalekohled navíc zamíří velmi daleko od Země, aby mohl nerušeně sledovat vesmír v infračerveném spektru a obíhat kolem Slunce. Ve srovnání s Hubbleovým teleskopem, který obíhá kolem Země ve výšce necelých 600 kilometrů, tak nemůže spoléhat na to, že v případě nějaké závady zařízení opraví astronauti. To nedávno potvrdil šéf vědeckých misí NASA Thomas Zurbuchen.

Čtěte také

„Hubble byl od začátku vytvářen s ohledem na možné opravy a údržbu. V případě Webbu s tím kvůli nízké teplotě a velké vzdálenosti nepočítáme. Bude vzdálen půl druhého milionu kilometrů od Země, mnohem dál, než je například Měsíc. Upřímně, nejsme schopní ho opravit. Proto je tak důležité provést všechny analýzy a testy, abychom si byli jistí tím, že až vyšleme do vesmíru, tak bude fungovat,“ uvedl Zurbuchen v rámci červnového briefingu agentury ESA pro novináře.

Pokud se ovšem Webbův dalekohled nakonec rozvine podle pečlivě plánovaného scénáře a všechny přístroje budou fungovat, tak může otevřít novou významnou kapitolu ve zkoumání vesmíru. Topinka připomíná, že takto velký a výkonný dalekohled schopný zkoumat vesmír v infračerveném spektru vědci k dispozici ještě neměli.

„Jeho složené zrcadlo má průměr asi 6,5 metrů, zatímco Hubble má necelé dva a půl metru. Zároveň bude James Webb s dostupnými technologiemi asi stokrát citlivější, takže uvidí mnohem méně jasnější objekty v dalekém vesmíru. Dá se to přirovnat k tomu, že tento dalekohled bude tak citlivý, že by ze Země mohl detekovat teplo vycházející z čmeláka na Měsíci,“ srovnává Topinka.

„Základní rozdíl spočívá v tom, že se specializuje na infračervenou oblast spektra, kterou ze Země vůbec pozorovat nemůžeme, protože nám tam svítí náš dalekohled, atmosféra, Země, Slunce i Měsíc. Proto se takové pozorování musí provádět z vesmíru co nejdál od Země a ještě se bude chránit obrovským slunečním štítem,“ dodává. 

Přehledné srovnání obou dalekohledů připravil web agentury NASA.

Jako stroj času

Astronomové očekávají, že až se nový dalekohled zaměří na oblasti vzdáleného vesmíru pozorované Hubblem ve viditelném světle, odhalí za prachem nespočet nových galaxií. Topinka Webbův dalekohled připodobňuje ke stroji času, který přinese lidstvu snímky o rané fáze našeho vesmíru.

Čtěte také

„Možná že lidé znají slavný obrázek s názvem Hubbleovo hluboké pole. To je dlouhá expozice trvající několik týdnů, kde byly vidět ty nejvzdálenější galaxie a mezi nimi spousta černého prostoru, kde není nic vidět. Má se za to, že vesmír se rozpíná a tím se v něm všechno roztahuje. A postupně se záření z hvězd posouvá směrem do infračervené oblasti. Takže Hubbleovým dalekohledem, i kdybychom exponovali dalších deset let, tak tam stejně nic neuvidíme, protože to záření bude mimo obor optického světla. Abychom viděli ty úplně první hvězdy a galaxie, musíme se posunout do infračerveného oboru,“ podotýká Topinka.

Není jasné, zda ve středu galaxií byly černé díry předtím, než galaxie vznikly. Anebo vznikly až v důsledku galaxie.
Martin Topinka

Nový vesmírný dalekohled by měl být schopný odhalit podobu prvních galaxií z doby 250 milionů let po velkém třesku. Mohl by také například odhalit, že první galaxie vznikly dřív, než vědci předpokládají na základně dnešních modelů. Nejvíc se přitom Topinka těší na data, která by mohla pomoct objasnit dosud neobjasněnou roli černých děr v centrech galaxií:

„Ví se, že ve středu skoro každé galaxie je supermasivní černá díra. Hrály obrovskou roli v tom, jak galaxie vznikaly a jak postupně bobtnaly na velikosti, že se srážely mezi sebou. Ale není úplně jasné, jakou roli v tom přesně černé díry sehrály. Není totiž jasné, zda ve středu galaxií byly předtím, než vznikly, anebo vznikly až v důsledku toho, že se tam objevila galaxie. To je takový problém vejce a slepice.“

Topinka spolu s kolegy vytvořil simulátor detektoru MIRI, který by měl být schopen pořídit snímky právě těch nejvzdálenějších galaxií.

Čtěte také

„Simulátor slouží k tomu, aby vědecká komunita věděla, co tak asi může od daného přístroje čekat. Simulujeme, jaká se budou zpracovávat data nebo jak bude vypadat šum z toho zařízení. Jsou tam započítané různé rušivé jevy, jako je kosmické záření. A také se tam dá vytvořit jakýkoliv zdroj, který vás napadne. Vědecká komunita to teď používá, když píše návrhy na pozorování. Než jsou přijaty, tak procházejí tímto naším softwarem, který otestuje, jestli lze očekávat nějaký přinos. Když si třeba řeknu, že chci pozorovat exoplanetu v těsné blízkosti nějaké hvězdy, tak dostanu odpověď, jestli to je možné a jak by mohl vypadat výsledný obrázek a jeho zpracování. Jde o to se připravit na to, jaká data z toho dalekohledu asi budou padat.“

Existuje ve vesmíru život?

Právě výzkum exoplanet i jejich atmosféry a hledání známek života přitom patří k dalším významným cílům nového dalekohledu, kterým by měl věnovat více než pětinu své kapacity.

Čtěte také

„Někteří zajímaví kandidáti na obyvatelné planety existují v relativně blízkém okolí. James Webb by se na ně měl podívat a udělat detailní spektrum těchto planet. Cílem je zjistit, jestli jsou tam nějaké biomarkery, které by mohly znamenat život. Ví se, že spousta prvků, jako je metan, oxid uhličitý, voda, ozon a další, ve vesmíru existuje. Ale většinou neexistují najednou, protože spolu reagují. Pokud bychom někde sledovali všechny tyto molekuly najednou, tak by to znamenalo, že se nějak doplňují a že tam možná existuje nějaký život,“ vysvětluje Topinka s tím, že mezi terče astronomů patří například Proxima Centauri b nebo skupina exoplanet TRAPPIST-1.

Mít možnost pokrýt celé spektrum od ultrafialového záření až k infračervenému je z vědeckého pohledu opravdu účinné.


Antonella Nota

Dalekohled by měl mít navíc možnost se svým dosluhujícím předchůdcem spolupracovat a v některých případech by tak mohly spojit síly a těžit poznatky z nebývale širokého spektra.

Čtěte také

„Doufáme, že Hubble a Webb budou pracovat společně po dobu několika let. Mít možnost pokrýt celé spektrum od ultrafialového záření až k infračervenému je z vědeckého pohledu opravdu účinné. Doufáme, že astronomové budou moct tuto synergii využívat co nejdéle,“ věří zástupkyně ředitele ESA, italská astrofyzička Antonella Nota.

Pokud vše půjde plánu, dalekohled Jamese Weba, pojmenovaný po jednom z ředitelů NASA, by se měl do výzkumu pustit po zhruba půlroční kalibrační fázi a pokračovat v tom minimálně deset let. Jisté omezení představuje mimo jiné palivo, bez něhož se neobejde kvůli drobným úpravám své dráhy.

„Dalekohled potřebuje drobné korekce, aby se udržoval ve správné pozici tak, aby jeho štít stále mířil ke Slunci a Zemi a mohl pozorovat všechno okolo na druhé straně. Palivo vydrží asi deset let. Ale takovým veřejným tajemstvím je, že vývojáři tam přidali trubku na doplnění paliva pro případ, že by tam někdo mohl v budoucnu poslat robotickou misi. Ale spíš se to nepředpokládá,“ uzavírá Martin Topinka.

Poslechněte si celou reportáž Štěpána Sedláčka.

Spustit audio

Související