APEX se podílel na pozorování s dosud nejvyšším dosaženým rozlišením

Astronomové propojili teleskop APEX v Chile, teleskop SMA (Submillimeter Array) [3] na Havaji a SMT (Submillimeter Telescope) [4] v Arizoně (USA). Díky tomu mohli uskutečnit pozorování jasného kvasaru 3C 279 s nejvyšším rozlišením, jakého bylo dosud dosaženo [5]. V jádře této vzdálené galaxie se nachází supermasivní černá díra o hmotnosti asi jedné miliardy Sluncí. Objekt se nachází ve vzdálenosti více než 5 miliard světelných let od nás. Projekt APEX je realizován ve spolupráci Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR), Onsala Space Observatory (OSO) a ESO. Jeho činnost zajišťuje ESO.
 
Dalekohledy byly propojeny pomocí techniky známé jako VLBI (Very Long Baseline Interferometry – interferometrie s velmi dlouhou základnou). Velký dalekohled má větší rozlišení. A interferometrie umožňuje, aby se oddělené malé dalekohledy chovaly jako části jediného obřího přístroje o průměru, který je dán vzájemnou vzdáleností těch malých – takzvanou základnou. Čím větší je vzdálenost mezi teleskopy, tím vyššího rozlišení je možné dosáhnout pomocí techniky VLBI. Pro pozorování kvasaru použili členové týmu tři dalekohledy a vytvořili transkontinentální interferometrické základny o délce 9 447 km z Chile na Havaj, 7 174 km z Chile do Arizony a 4 627 km z Arizony na Havaj. Připojení teleskopu APEX bylo v tomto ohledu velmi důležité, neboť poskytlo nejdelší základnu. 

Pozorování byla provedena v oboru rádiového záření na vlnové délce 1,3 mm. Je to poprvé, co se podařilo uskutečnit pozorování na takto krátké vlnové délce s použitím tak dlouhé základny. Úhlové rozlišení provedených pozorování dosahuje 28 mas (úhlových mikrovteřin), tedy 8 miliardtin stupně. To reprezentuje schopnost rozlišit detaily 2milionkrát jemnější, než dokáže lidské oko. U sledovaného kvasaru znamená toto rozlišení možnost pozorovat oblasti o velikosti jednoho světelného roku, což je při vzdálenosti několika miliard světelných let mimořádný výkon.

Provedené pozorování představuje výjimečný milník ve snaze o pozorování černých děr a jejich okolí. V budoucnosti je plánováno zapojení ještě většího množství dalekohledů, aby vytvořili takzvaný 'Event Horizon Telescope‘. Tento dalekohled by měl být schopen zobrazit 'ztemnění‘ v okolí supermasivní černé díry v naší Galaxii, ale i v jiných blízkých galaxiích. Ztemnění – tmavá oblast pozorovaná proti jasnějšímu pozadí – vzniká ohybem světelných paprsků v okolí černé díry. Jednalo by se o první přímé pozorování existence oblasti označované jako horizont událostí (event horizon) – hranice, zpoza které nemůže uniknout ani světlo.   

V rámci tohoto experimentu se APEX poprvé stal součástí sítě VLBI. Jde o vrchol tříletého snažení týmu techniků, inženýrů a astronomů pracujících v Chilských Andách na planině Chajnantor v nadmořské výšce 5 000 m n. m. Aby APEX připravili pro zapojení do sítě VLBI, instalovali vědci z Německa a Švédska nový systém pro sběr dat, velmi přesné atomové hodiny a přetlakové záznamníky schopné po mnoho hodin nahrávat data rychlostí 4 gigabity za sekundu, a to i ve velmi náročných podmínkách okolního prostředí [6]. Data k tomuto experimentu – 4 TB z každého dalekohledu – byla odeslána do Německa na pevných discích a zpracována v Max Planck Institute for Radio Astronomy v Bonnu.

Úspěšné připojení dalekohledu APEX je velmi důležité ještě z jednoho důvodu. Nachází se na stejném místě  a obsahuje v mnohém velmi podobné technologie jako nový teleskop ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) [7]. ALMA je stále v konstrukční fázi. Po dokončení se bude skládat z 54 antén o průměru 12 m a dalších 12 antén o průměru 7 metrů. Možnost zapojení celé observatoře ALMA do sítě VLBI je v současnosti zkoumána. Se zvyšováním počtu antén se bude zvyšovat také citlivost systému, která by se mohla oproti těmto prvním testům zvýšit až desetkrát. Tím by se pozorování ztemnění kolem supermasivní černé díry v Galaxii mohlo dostat do dosahu našich pozorování v nedaleké budoucnosti.

Poznámky

[1] APEX je realizován ve spolupráci Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR), Onsala Space Observatory (OSO) a ESO, provoz dalekohledu zajišťuje ESO. APEX je prototypem teleskopu pro příští generaci submilimetrového dalekohledu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), který je konstruován a provozován na stejném místě.

[2] Projekt ‚Event Horizon‘ je realizován v mezinárodní spolupráci, která je koordinována MIT Haystack Observatory, (USA).

[3] Teleskop Submillimeter Array (SMA) na hoře Mauna Kea (Havaj) je složen z 8 antén o průměru 6 metrů. Zařízení provozují společně Smithsonian Astrophysical Observatory (USA) a Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (Taiwan).

[4] Dalekohled ‚Submillimeter Telescope‘ (SMT) o průměru 10 m se nachází na vrcholu hory Mount Graham (Arizona, USA) a jeho provozovatelem je Arizona Radio Observatory (ARO), Tucson, Arizona (USA).

[5] K dosažení ještě vyššího rozlišení byly použity některé nepřímé metody, například za použití mikročočkování (viz heic1116) nebo mezihvězdné scintilace, ale v tomto případě se jedná o přímé pozorování.

[6] Tyto systémy byly vyvíjeny paralelně v USA (MIT-Haystack observatory) a v Evropě (MPIfR, INAF — Istituto di Radioastronomia Noto VLBI Station a HAT-Lab). Jako časová základna byly instalovány velmi přesné atomové hodiny T4Science založené na vodíkovém maseru (hydrogen maser time standard). Dalekohledy SMT a SMA byly stejným systémem vybaveny již v minulosti.

[7] Mezinárodní observatoř ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) je realizována ve spolupráci Evropy, severní Ameriky, východní Asie a Chilské republiky. ESO je evropským partnerem projektu ALMA.

Další informace

V roce 2012 slavíme 50. výročí založení ESO. ESO (Evropská jižní observatoř) je hlavní mezinárodní astronomickou organizací Evropy a patří k nejproduktivnějším astronomickým observatořím světa. Je podporována 15 členskými státy, kterými jsou: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemí, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. ESO má za cíl vývoj, konstrukci a provoz výkonných pozemních astronomických zařízení, která umožní významné vědecké objevy. ESO také hraje přední roli při propagaci a organizaci mezinárodní spolupráce na poli astronomického výzkumu. ESO v současnosti provozuje tři observatoře světově úrovně: La Silla, Paranal a Chajnantor, které se nacházejí na poušti Atacama v Chile. Na Paranalu se nachází VLT (Very Large Telescope = Velmi velký dalekohled) – nejvyspělejší pozemní dalekohled pracující ve viditelném světle a VISTA, největší přehlídkový dalekohled pro infračervenou oblast na světě. Zároveň je ESO evropským zástupcem největšího astronomického projektu všech dob – teleskopu ALMA budovaného na planině Chajnantor. V současnosti ESO plánuje výstavbu Evropského extrémně velkého dalekohledu (E-ELT), který bude mít průměr primárního zrcadla 40 metrů. Měl by pracovat v infračerveném i viditelném oboru záření a stane se největším dalekohledem světa.

Odkazy

• Informace o dalekohledu APEX
• dalekohled APEX
• Max-Planck-Institute für Radioastronomie (MPIfR), Bonn, Germany
• Submillimeter Array, Havaj
• Submillimeter Telescope, Arizona Radio Observatory
• Event Horizon Telescope
• MIT Haystack Observatory, USA
• INAF/Noto Digital BaseBand Converter Project
• ESO stránky projektu ALMA
• Mezinárodní observatoř ALMA

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Alan Roy; APEX VLBI Project Lead, Max-Planck-Institut für Radioastronomie; Bonn, Germany; Tel: +49 228 525 191
Email: aroy@mpifr-bonn.mpg.de

Thomas Krichbaum; APEX VLBI Project Scientist, Max-Planck-Institut für Radioastronomie; Bonn, Germany; Tel: +49 228 525 295; Email: tkrichbaum@mpifr-bonn.mpg.de

Shep Doeleman; MIT Haystack Observatory; Westford, USA; Tel: +1 781 981 5400 x5904; Email: dole@haystack.mit.edu

Michael Lindqvist; Onsala Space Observatory; Onsala, Sweden; Tel: +46 31 772 5508; Email: michael.lindqvist@chalmers.se

Lucy Ziurys; Director, Arizona Radio Observatory; Tucson, USA; Tel: +1 520 621-6525; Email: lziurys@as.arizona.edu

Jonathan Weintroub; Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics; Cambridge, USA; Tel: +1 617 495 7319; Email: jweintroub@cfa.harvard.edu

Douglas Pierce-Price; APEX Public Information Officer, ESO; Garching bei München, Germany; Tel: +49 89 3200 6759; Email: dpiercep@eso.org

Toto je překlad tiskové zprávy ESO eso1229. ESON -- ESON (ESO Science Outreach Network) je skupina spolupracovníku z jednotlivých členských zemí ESO, jejichž úkolem je sloužit jako kontaktní osoby pro lokální média.