30 let od vypuštění Hubbleova vesmírného dalekohledu

S první myšlenkou na využití dalekohledu ve vesmíru přišel už v roce 1947 astrofyzik Lyman Spitzer, který napsal pojednání o výhodách vesmírných observatoří. Trvalo ale dalších třicet roků, než v roce 1977 Americký kongres schválil financování vesmírného teleskopu. V roce 1979 se začalo připravovat hlavní zrcadlo o průměru 2,4 metru. V roce 1983 byl projekt Velkého vesmírného dalekohledu přejmenován na Hubbleův vesmírný dalekohled. V roce 1985 byl HST kompletní a vše se chystalo na start, když do harmonogramu zasáhla tragická havárie raketoplánu Challenger během jeho startu 28. ledna 1986.

Po obnovení letů raketoplánů odstartoval Discovery s HST 24. 4. 1990 odpoledne našeho času. Vypuštění dalekohledu proběhlo hladce. Již po dvou obletech Země byly otevřeny dveře nákladového prostoru a řídící středisko na Zemi mohlo převzít komunikaci s dalekohledem, dosud spojeným s raketoplánem. Ve večerních hodinách našeho času raketoplán zvýšil svou dráhu na téměř kruhovou ve výšce 615 km. To bylo v té době rekordně vysoko, co se raketoplán dostal. Poté začaly přípravy k vypuštění. Potíže nastaly pouze při rozvinování solárních panelů. Jeden se podařilo vysunout až na druhý pokus. Po vypuštění se raketoplán vzdálil na 100 km a vyčkával, zda nebude ještě potřeba servisní zásah. Vše ale proběhlo v pořádku, až do období pořízení zkušebních snímků…

Dalekohled velikosti autobusu obíhal Zemi a vědci na ní z něj přijímali jen rozmazané snímky. Zděšení týmu i veřejnosti nahradilo intenzivní přemýšlení, jak tento problém vyřešit. Nakonec bylo dohodnuto, že vše pomůže spravit korekční optika, která bude nainstalována při nejbližší servisní misi. Raketoplán Endeavour se na ni vydal 2. 12. 1993. Kromě zařízení COSTAR na korekci optiky (zajišťovalo opravu chyby pro tři z pěti přístrojů), byla na palubě i nová kamera WFPC2 (Wide Field and Planetary Camera 2), která přinesla v následujících měsících a letech mnoho dechberoucích záběrů, které známe doposud, jako jsou například pilíře stvoření v centrální části Orlí mlhoviny. Při servisní misi byly také instalovány vylepšené solární panely, či třeba dva nové gyroskopy, které jsou nejdůležitější součástí, ovlivňující životnost dalekohledu.

Raketoplán Discovery se k HST vrátil opět v únoru 1997. Instalovaly se přístroje rozšiřující možnosti dalekohledu – spektrograf a snímač blízkého infračerveného záření a spektormetr. Do tohoto roku se data zaznamenávala na magnetickou pásku, ale raketoplán přivezl i jedno záznamové zařízení typu DRAM, tedy pevnou paměť, nabízející vyšší operativnost. Dva páskové rekordéry ale zůstaly zachovány.

V letech 1999 a 2002 proběhly dvě části třetí servisní mise. V listopadu 1999 totiž selhal čtvrtý ze šesti gyroskopů, potřebných pro přesné zaměřování dalekohledu a udržování jeho polohy v prostoru. Na vědecká pozorování jsou potřeba tři, pro provoz si vystačíme i se dvěma. Mise raketoplánu Discovery byla tedy uspíšena a již v prosinci 1999 byla závada odstraněna výměnou gyroskopů. Raketoplán Columbia pak navštívil dalekohled v březnu 2002 a došlo k výměně několika zařízení. Klíčová pro vědecká pozorování byla ACS (Advanced Camera for Surveys), nový snímací přístroj s mnohem lepšími parametry, než měla WFPC2. Přidána byla nová dvojice solárních panelů, jednotka starající se o napájení a chladící jednotka infračervené kamery.

V květnu 2009 proběhla poslední servisní mise. Na palubě raketoplánu Atlantis byl i nám v Česku dobře známý astronaut Andrew Feustel – k výročí poslal nejen AV ČR tento pozdrav. K raketoplánu se s ním vydaly Písně kosmické od Jana Nerudy a byl také jedním z posledních, kdo se dotýkal dalekohledu. Instalována byla nová kamera WFC3 (Wide Field Camera 3), spektrograf COS (Cosmic Origin Spectrograph), opraven byl STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) a kamera ACS. Vyměněna byla celá šestice gyroskopů, instalován byl FGS (Fine Guidance Sensor), který pomáhá přesně zaměřovat dalekohled, došlo i k výměně baterií. Bylo také instalováno zařízení umožňující snazší připojení k dalekohledu v budoucnu. Od té doby ale u dalekohledu žádná mise nebyla a je otázkou, zda bude, protože se žádná nechystá. Gyroskopy nebudou fungovat věčně a tak se mise HST pomalu chýlí k závěru a je až s podivem, jak dlouho bez servisu už funguje.

Zrod hvězd v plamenech k výročí 30 let HST

Na památku tří desetiletí vědeckých objevů dalekohledu prezentuje web Spacetelescope.org fotogenický obraz jedné z mnoha turbulentních hvězdných školek, které dalekohled pozoroval během své 30leté životnosti. Portrét představuje obří mlhovinu NGC 2014 a její sousedku NGC 2020, které společně tvoří část obrovské hvězdotvorné oblasti ve Velkém Magellanově mračnu, satelitní galaxii Mléčné dráhy, vzdálené přibližně 163 000 světelných let. Obraz je přezdíván „Kosmický útes“, protože se podobá podmořskému světu.

HST znamenal revoluci nejen v dějinách moderní astronomie, ale také tím, že se jeho prostřednictvím může veřejnost vydat na úžasnou cestu objevů. Na rozdíl od jakéhokoli jiného dalekohledu před ním, HST učinil astronomii poutavou a dostupnou pro lidi všech věkových skupin. Během mise bylo nashromážděno 1,4 milionu pozorování a poskytnuty údaje, které astronomové na celém světě použili k psaní více než 17 000 recenzovaných vědeckých publikací, což z ní činí jednu z nejplodnějších vesmírných observatoří v historii. Samotný jeho bohatý archiv dat bude zdrojem pro astronomický výzkum dalších generací.

Hubbleův kosmický dalekohled NASA a ESA každý rok věnuje malou část svého drahocenného pozorovacího času pořizování zvláštních výročních snímků a představuje zvláště krásné a vědecky zajímavé objekty. Letos Hubble slaví tento nový milník portrétem dvou barevných mlhovin, které odhalují, jak mohutné hvězdy rozfoukávají své domovy plynu a prachu, z něhož vznikly. Přestože se na tomto obrázku ve viditelném světle jeví, že NGC 2014 a NGC 2020 jsou oddělené, ve skutečnosti jsou součástí jednoho komplexu obřích hvězdných formací. Oblasti s hvězdami dominují obři nejméně 10krát hmotnější než naše Slunce. Tyto hvězdy mají krátkou životnost jen několik milionů let ve srovnání s naším Sluncem, které má žít více než 10 miliard let.

Jiskřivý vrchol NGC 2014 tvoří seskupení velkých jasných hvězd poblíž středu obrazu, které odfouklo kokon vodíku (červeně zbarvený) a prachu, ve kterém se zrodily. Oblast kolem osvětluje ultrafialové záření z hvězdokupy. Tyto masivní hvězdy také uvolňují divoce vanoucí větry, které erodují oblak plynu nad nimi a vpravo od nich. Plyn v těchto oblastech je méně hustý, což vytváří bublinám podobné struktury připomínající korál větévník mozkový (podle toho název mlhoviny „mozkový korál“).

Naproti tomu modrá mlhovina pod NGC 2014 byla formována jednou obří hvězdou, která je zhruba 200 000krát jasnější než naše Slunce. Je to příklad vzácné třídy hvězd zvané Wolf-Rayetovy hvězdy. Jsou považovány za potomky nejmasivnějších hvězd. Wolf-Rayetovy hvězdy mají velkou svítivost a velmi rychle ztrácí hmotnost díky silným hvězdným větrům. Hvězda na snímku HST je 15krát hmotnější než Slunce a její silné větry vyčistily oblast kolem ní. Z našeho pohledu má mlhovina tvar kužele, na který se díváme poněkud zešikma, takže hvězda je jakoby mimo střed vyfoukané bubliny. Za pár milionů let by se z hvězdy mohla stát supernova. Brilantní modrá barva mlhoviny pochází z plynného kyslíku, který je zahříván na zhruba 11 000 stupňů Celsia, tedy mnohem více než plynného vodíku, který ji obklopuje.

Hvězdy, velké i malé, se rodí, když se z důvodu gravitace zhroutí mraky prachu a plynu. Jak stále více materiálu padá na formující se hvězdu, ta se zahřeje a jakmile je dostatečně hustá ve svém středu, aby to vyvolalo termojadernou fúzi, začne zářit podobně, jako naše Slunce. Masivní hvězdy tvoří jen několik procent z mnoha miliard hvězd v našem vesmíru. Přesto hrají klíčovou roli při utváření mlhovin, protože je formují svým hvězdným větrem a při výbuchu supernovy je obohacují o těžké prvky, kterými je tvořena Země i naše těla.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] NASA/JPL, Kamera která zachránila Hubble
[2] Spacetelescope.org, Hubble 30
[3] Spacetelescope.org, historie HST
[4] NASA, Servisní mise k HST
[5] Hubble Science Release 2007