Evropská jižní observatoř a její nové ALMA centrum v Ondřejově

Evropská organizace pro astronomický výzkum na jižní polokouli (Evropská jižní observatoř, ESO), jíž je Česká republika od roku 2007 členem, schválila vznik jednoho z evropských center projektunejvýkonnějšího rádiového interferometru světa ALMA (z angl. Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) v Astronomickém ústavu AV ČR v Ondřejově. Česká republika se tak jako první stát Střední a Východní Evropy zařadí k zemím, které se budou moci přímo podílet na provozu nejvýznamnějšího astronomického projektu příštího desetiletí.

Projekt vzniku ondřejovského ALMA centra je náročným a ambiciózním úkolem, který umožní českým odborníkům podílet se bezprostředně na průzkumu dosud málo probádané chladné složky vesmíru a postupně tak vybudovat pevné zázemí modernímu oboru tzv. milimetrové astronomie.

ALMA je celosvětovým projektem založeným na partnerství evropských, severoamerických a východoasijských vědeckých institucí a na jejich spolupráci s Chile. V Evropě je hrazen Evropskou organizací pro astronomický výzkum na jižní polokouli (ESO), v Severní Americe Národní vědeckou nadací (NSF) a kanadskou Národní vědeckou radou (NCR), v Asii japonským Národním ústavem přírodních věd (NINS) a Čínskou akademií na Taiwanu. Hlavní evropské centrum ALMA (tzv. ALMA Regional Center, ARC) je umístěno v sídle ESO v německém Garchingu u Mnichova. Spolu s ním v Evropě existuje i síť menších "národních" center: Bonn-Bochum-Cologne (Německo), IRAM (Francie, Německo, Španělsko), Bologna (Itálie), Leiden (Nizozemí), Onsala (Dánsko, Švédsko, Finsko) a Manchester (Velká Británie), která vzájemně úzce spolupracují. Každé z nich se však specializuje na určitou vědeckou problematiku. Nově schválené české centrum se zapojí do projektu ALMA v rámci této již existující sítě.

Dosavadní evropská ARC síť se nyní rozšíří o české středisko, které vznikne v Astronomickém ústavu AV ČR v Ondřejově. Na jeho fungování se budou podílet také Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Univerzita Karlova v Praze a Masarykova Univerzita v Brně. Podobně jako ostatní centra evropské sítě ARC, bude mít i to české svou specializaci - zaměří se na sluneční fyziku, molekulární spektroskopii s vysokým rozlišením a extra-galaktickou a relativistickou astrofyziku. Ve vlastní vědecké činnosti se pracovníci centra budou z pohledu milimetrové astronomie zabývat zejména následujícími tématy: struktura sluneční chromosféry a tzv. přechodové oblasti na Slunci, vznik slunečních protuberancí a filamentů, studium sluneční konvekce (jako společný projekt ALMA s 1.5m slunečním dalekohledem GREGOR budovaným na Kanárských ostrovech, na kterém se Astronomický ústav AV ČR rovněž podílí), interpretaci molekulárních spektrálních čar z chladných temných oblaků a difúzního mezihvězdného prostředí, tvorba hvězd v blízkých i vzdálených galaxiích, či studium centrálních oblastí galaxií.

Základním posláním ondřejovského ALMA centra v rámci sítě ARC však bude poskytování uživatelské podpory pozorovatelům z regionu Střední a Východní Evropy, zejména z Polska, Slovenska a Maďarska. Budeme otevřeni i astronomům ze zemí mimo EU. Odborníci našeho centra budou přijímat mladé vědecké pracovníky z tohoto regionu (v rozsahu finančních možností samotného centra i ESO) a pomáhat jim s přípravou konkrétních pozorovacích programů pro interferometr ALMA, a to zejména se zaměřením na výše zmíněné specializované oblasti. Vypracované návrhy budou zasílány do řídícího centra ke schválení. Napozorovaná data z úspěšných programů pak budou posílána do Ondřejova, kde je pozorovatelé pod vedením odborníků centra zpracují a zanalyzují. Práce s pozorovanými daty bude probíhat pomocí programového balíku CASA (z angl. Common Astronomy Software Applications), který je připravován a testován speciálně pro analýzu dat z dalekohledu ALMA. Všechna získaná data budou také v Ondřejově zálohována na výkonných datových polích. Součástí českého centra bude i laboratoř vysoce rozlišené milimetrové a submilimetrové spektroskopie, která bude poskytovat laboratorní podklady pro interpretaci mezihvězdných spektrálních čar.

Vytvoření českého ALMA centra bude znamenat otevření několika pracovních míst pro stálé vědecké pracovníky a technický personál. Bude nutno zajistit jejich vyškolení ve vybraných evropských institucích, vybudovat výpočetní a datové centrum pro zálohování a analýzu dat, a vytvořit rychlé internetové spojení s hlavním ALMA centrem v Garchingu i ostatními evropskými centry ARC sítě. Blízká spolupráce s těmito centry bude nedílnou součástí fungování českého střediska. Aby bylo možné toto vše zajistit (provoz centra hradí ten, na jehož území centrum pracuje), podal Astronomický ústav AV ČR žádost o dotaci ze strukturálních fondů EU, OP VaVpI "Evropská centra excelence". České centrum ALMA by tak mělo být součástí nového Centra excelence pro spolupráci s ESO a ESA (ESA je Evropská kosmická agentura).

V chilských Andách, v poušti na náhorní plošině Chajnantor, která se rozprostírá v nadmořské výšce více než 5000 m, je budován nejvýkonnější rádiový interferometr světa, ALMA (z angl. Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Tento přístroj se bude skládat z 66 vysoce přesných antén, které budou pozorovat jižní oblohu na vlnových délkách 0,3 až 9,6 mm. Umístění interferometru v takto extrémně suchém a vysoko položeném místě poblíž San Pedro de Atacama bylo zvoleno proto, že zemská atmosféra je zde již pro rádiové záření na milimetrových a sub-milimetrových vlnových délkách téměř úplně průhledná. Po svém dokončení v roce 2012 se bude ALMA skládat z 50 antén o průměru 12 m a kompaktního pole složeného z dalších 12 antén stejného rozměru a 4 menších antén (7 m). Později jejich počet dále poroste. Antény bude možné přemisťovat po připravené síti stanovišť a vytvářet tak nejrůznější konfigurace s délkou základen mezi jednotlivými anténami v rozmezí od 150 m až do 16 km. Přístroj bude fungovat jako rádiový interferometr, kdy jednotlivé antény jsou propojeny v jeden celek a signály z nich zkombinovány ve výsledný obraz. Očekávané úhlové rozlišení na nejvyšších frekvencích tak dosáhne 0.005", tj. zhruba 10 krát lepší hodnoty než u Hubbleova kosmického dalekohledu. ALMA ve svých parametrech bude převyšovat všechny podobné existující systémy. A bude také nejdražším pozemním astronomickým přístrojem všech dob.

ALMA bude sloužit vědecké komunitě z celého světa a očekává se, že bude v provozu nejméně padesát let. Nabídne nám pohled do chladných oblastí vesmíru, které jsou opticky neviditelné, avšak v milimetrové a sub-milimetrové části spektra jasně září. Do této části spektra je také díky expanzi vesmíru posunuto záření nejvzdálenějších galaxií. Hlavním vědeckým posláním interferometru ALMA tak bude studium a zobrazení prvních galaxií, které se tvořily na počátku vesmíru před zhruba dvanácti miliardami let a pozorování a průzkum chemického složení hvězd a planet ve fázi jejich vzniku z plynných oblaků. Již nyní je připravena celá řada dalších pozorovacích projektů, jako studium galaktických jader a kvasarů na prostorových škálách menších než 100 pc; zkoumání vlivu chemického složení mezihvězdné hmoty na strukturu galaxií; studium proto-stelárních akrečních disků; mapování fotosfér a chromosfér Slunce, hvězdných obrů a veleobrů do vzdálenosti několika set pc; studium kinematiky plynu v proto-planetárních discích okolo hvězd slunečního typu; zobrazování jader komet a asteroidů; pozorování slunečních aktivních oblastí a jejich jemné struktury; studium urychlování částic ve sluneční atmosféře.

Další infromace o projektu ALMA, ilustrační obrázky a odkazy najdete v plné verzi tiskového prohlášení na stránkách Astronomického ústavu AV ČR.