reklama

Gravitační čočky: Jak získat obrazy nejhlubšího vesmíru (2.)

10.6.2017 – Stanislav Mihulka
Naše znalosti kosmu omezuje pozorovací technika. S každým novým a výkonnějším dalekohledem, který nám umožní nahlédnout dále do historie všehomíra, se tak posunujeme vpřed. Někdy ovšem stačí jen využít gravitaci
Čočkování s Keplerem
Čočkování s Keplerem

Gravitační čočkování bílým trpaslíkem v datech teleskopu Kepler

  • Gravitační čočka s blazarem B0218+357
  • Soustava radioteleskopů ALMA
  • Vesmírný dalekohled Jamese Webba
  • Budoucí Giant Magellan Telescope
  • Gravitační čočkování
  • TMT

V předchozí části článku popisujeme, jak funguje gravitační čočkování a jak nám umožňuje vidět do extrémně vzdálených částí vesmíru. Gravitační mikročočkování prozradí také i velmi slabě zářící či úplně temné planety, hnědé, bílé, červené a jiné trpaslíky, neutronové hvězdy i černé díry. Právě díky mikročočkování – přesněji řečeno díky absenci jeho intenzivních projevů – tušíme, že nás neobklopuje moře neviditelných černých děr a že jsou tyto gravitační anomálie spíše vzácné. A to je pro život na Zemi jistě pozitivní zpráva.

ALMA a ohňostrůjné galaxie

Nejvýkonnější teleskopy gravitační čočky nejen hledají, ale také využívají unikátní příležitosti k pozorování, jež nám čočkující objekty nabízejí. Ve stejný jarní den roku 2013, kdy se konečně naplno rozjela Atakamská velká milimetrová anténnísoustava čili ALMA na chilské náhorní plošině Chajnantor v nadmořské výšce 5 km, vyšel v časopise Nature zajímavý článek. Týkal se pozorování masivních a velmi infračerveně zářících galaxií z raného vesmíru (anglicky Ultraluminous Infrared Galaxy neboli ULIRG), v nichž bouřily ohňostroje překotného zrodu nových hvězd. 

V takových ohňostrůjných galaxiích vznikaly hvězdy mnohosetkrát rychleji než dnes. Není úplně snadné je pozorovat v oblasti viditelného světla, protože je obvykle halí hustá oblaka prachu a plynu. Snazší je to v infračervené či právě v milimetrové oblasti elektromagnetického spektra, kde exceluje zmíněná ALMA. Vědci využili gravitační čočky a pozorovali galaxie, které dramaticky přiváděly na svět hvězdy před dvanácti miliardami let. Odhadli přitom, že dotyčné ohňostrůjné galaxie z mladičkého vesmíru září jako miliarda sluncí a gravitační čočkování je pro nás zvětšilo 22×. 

Gravitační gama čočka

Gravitační čočkování nefunguje pouze na viditelné světlo či rádiové vlny, ale na elektromagnetické záření všech vlnových délek. Letos v lednu vzbudila rozruch kosmická gama observatoř Fermi, když poprvé v historii změřila gravitační čočku v oblasti gama, tedy velice energetického záření. Důmyslně k tomu využila blazar B0218+357 v souhvězdí Trojúhelníku. Blazar je kvazar, jehož polární výtrysk šťastnou souhrou okolností směřuje přímo k Zemi, v tomto případě ze vzdálenosti 4,35 miliardy světelných let. Díky druhé šťastné náhodě leží mezi námi a zmíněným blazarem B0218+357 ve vzdálenosti čtyř miliard světelných roků spirální galaxie, která ho pro nás gravitačně čočkuje. 

Optické dalekohledy a radioteleskopy s jistým úsilím rozliší jednotlivé obrazy čočkovaného blazaru, žádný gama teleskop na světě, včetně Fermiho, to však zatím nedokáže. Tým dalekohledu Fermi proto důvtipně využil intenzivní záblesk blazaru v srpnu 2012, kdy se nakrátko stal nejjasnějším zdrojem gama záření mimo Mléčnou dráhu. Vědci při něm změřili zpoždění mezi čočkovanými obrazy blazaru, k němuž dochází, když se pozorovatel, blazar a čočkující galaxie nenacházejí přesně v přímce a záření jednotlivých obrazů blazaru letí vesmírem poněkud odlišnými cestami.

Budoucí okna do dávného vesmíru

Ne vždy však máme po ruce vhodnou gravitační čočku. Hubble, Fermi, Kepler, VLA, ALMA a další zázraky pozorovací technologie sice odvádějí skvělou práci, jenže jejich možnosti nejsou nekonečné. V blízké budoucnosti se k nim však připojí nové teleskopy, které nám zase o něco přiblíží nejvzdálenější hlubiny vesmíru. Právě teď se na stavbě celé řady takových průlomových zařízení intenzivně pracuje.

Půjde-li vše podle plánu, vydá se v roce 2018 do kosmu infračervený dalekohled James Webb. Ve spolupráci americké NASA, evropské ESA a kanadské CSA by měl nahradit a hlavně překonat dosluhující Hubbleův teleskop. V roce 2020 má pak na chilské observatoři Las Campanas začít pracovat monumentální Giant Magellan Telescope (GMT), celkem se sedmi zrcadly o průměru 8,4 m. Letos startuje i stavba na chilském Cerro Pachón, kde k fungujícím zařízením Gemini South a Southern Astrophysical Research Telescopes přibude Large Synoptic Survey Telescope (LSST), který zvládne nafotit celou dostupnou oblohu během několika nocí.

Extrémní zrcadla

Letos se ostatně s budováním ohromných teleskopů doslova roztrhl pytel. Evropská jižní observatoř (ESO) staví na chilském Cerro Armazones poblíž observatoře Paranal v nadmořské výšce 3 060 m svůj European Extremely Large Telescope (E-ELT). Od roku 2022 by měl zkoumat cizí planetární systémy, temnou hmotu, temnou energii a vůbec strukturu časoprostoru. Jeho primární zrcadlo o průměru 39,3 m se bude skládat celkem ze 798 šestiúhelníkových segmentů o rozměru 1,4 m. 

USA, Čína, Japonsko, Kanada, Indie a další země zase budují na vrcholu slavné havajské sopky Mauna Kea svůj Thirty Meter Telescope (TMT). Podle plánů má sice disponovat jen 30m zrcadlem ze 492 segmentů o velikosti 1,4 m, ale zase bude stát v nadmořské výšce 4 050 m. Od roku 2022 by měl lovit temnou energii, temnou hmotu, první hvězdy a galaxie vesmíru, exoplanety, ale také detailně zkoumat objekty Sluneční soustavy. 


Kepler na lovu trpaslíků

Zdatný lovec exoplanet teleskop Kepler před pár lety pozoroval soustavu červeného trpaslíka KOI 256 ze souhvězdí Labutě, vzdálenou 1 828 světelných let. Odhalil v ní známky přítomnosti horkého plynného obra, tedy planety, jakých už známe stovky. Posléze se z ní však vyklubalo něco mnohem zajímavějšího, totiž značně hmotný a žhavý bílý trpaslík. Ve skutečnosti jde tudíž o velmi těsnou dvojhvězdu. Kepler tak předvedl ohromující sílu pozorování a na samotné hranici svých možností dokázal zachytit nepatrný efekt gravitačního mikročočkování, při němž bílý trpaslík svou přitažlivostí ohýbá a zesiluje záři červeného trpaslíka, pokud se zrovna ocitne mezi ním a Zemí.

Foto, ilustrace: 
NASA, ESO, Wikipedie, OSEL, Phys.org
Zdroj: 
Tajemství vesmíru 12/2014
reklama