Čínský „Opičí král“ se vydal zkoumat temnou hmotu

Čínská kosmonautika nám často chystá drobná překvapení, když najednou vidíme startovat nějakou jejich raketu, nebo družici, o které jsme toho třeba moc neslyšeli. Proto v dnešním článku zkusíme poodhalit, jak je družice vybavena, co přesně bude jejím úkolem a proč tedy ten problém s temnou nebo skrytou hmotou vůbec máme.

Úvodem trochu čínštiny. Start se uskutečnil 17. prosince v 1:12 našeho času. Raketa Dlouhý pochod verze 2D je známa i pod dalšími jmény. Například zkráceně CZ-2D (anglicky Chang Zheng 2D), což je přepis čínského 长征二号丁火箭 (Čchang-čeng 2D). Poslední dva znaky mají podle mého názoru hezčí význam, když je čteme zvlášť, a sice doslovně „ohnivý šíp“, ovšem dohromady už znamenají „raketa“. A třetí znak v pořadí, znamenající dvojku jistě poznáváte sami. Prostřední znaky ve spojení s dvojkou znamenají nejspíš ono „číslo dvě dé“ a na začátku jsou dva znaky znamenající onen i v médiích často užívaný překlad „dlouhý pochod“. Laskavý čtenář znalý čínštiny snad omluví naši neumělou exkurzi do světa „rozsypaného čaje“, francouzština to prostě není.

Zpět k družici samotné. Na webu Département de physique nucléaire et corpusculaire (vida zase francouzština, ale tentokrát jsme ve Švýcarsku a význam Oddělení jaderné a částicové fyziky si snad odvodíme) se uvádí, že DAMPE je první z pěti družic v rámci kosmického programu Čínské akademie věd (CAS – pozor na záměnu s Českou astronomickou společností – ČAS). Družice obíhá na heliosynchronní dráze ve výšce 500 km. To jí zajišťuje stálý přísun energie ze Slunce.

Vybavení družice z ní dělá výkonný dalekohled v oblasti vysokoenergetického gama záření, detekce elektronů a kosmického záření. Na schématu vidíme, že se skládá ze spousty přístrojů, které člověku neznalému v dané problematice připomínají vše, jenom ne běžné vědecké přístroje. Například přístroj PSD (plastic scintillator strips) svým názvem připomíná cosi jako plastové proužky na zachytávání záblesků. Kupodivu opravdu slouží podobnému účelu – jeho účelem je detekce druhů zachycených fotonů a také náboje částic kosmického záření. Další přístroj STK (silicon-tungsten tracker-converter) nevypadá, že by měl cosi společného s kontrolou stavu aut, ale ani zřejmě neslouží jako křemíková žárovka, jak by se mohlo zdát. Název souvisí s tím, že se skládá z vrstev křemíku proložených wolframem za účelem zjištění směru, ze kterého dopadlo vysokoenergetické kosmické záření. Podobně umí odhalit směr vstupu gama záření a také náboj částic kosmického záření (ne všechny totiž nesou náboj, ale vyzní to lépe, než napsat, že zjišťujeme náboj nabitých částic).

Na přístroj STK navazuje BGO kalorimetr, který je prý nejdelším, jaký byl kdy v historii vypuštěn do vesmíru. Význam tohoto přístroje je už na hranici mezi čistou fyzikou a popularizací. Zkusme se omezit na to, že vědci očekávají skvělou detekci energie elektromagnetického záření velmi vysokých energií (například nad 100 GeV to bude skvělých 1,5 % a u 800 GeV ještě slušných 40 %). Posledním přístrojem v cestě bude neutronový detektor NUD. Nejméně záludný název jasně vypovídá o tom, že jeho úkolem bude zachycovat neutrony vzniklé z hadronových spršek. (Opět se omlouváme, cílem článku není ani pobavit čtenáře, ani urazit částicové fyziky, vybavení sondy je však skutečně mimo rámec běžných sond, kterými se zabýváme na našem portálu, proto případně odkazujeme na zmíněný švýcarský institut, kde je řada detailů k nahlédnutí).

Stručně řečeno, účelem DAMPE je měřit elektrony a fotony s mnohem vyšším rozlišením energií v oblasti velmi vysokých energií. Právě zde se totiž vyskytují částice, které mohou být produkovány exotickými vesmírnými objekty a jak vědci předpokládají, tyto částice je mohou přivést na podstatu této záhadné skryté hmoty. Na družici je pozoruhodné, že váží pouze 1900 kg, z čehož 1400 kg připadá na vědecké přístroje. Jejich spotřeba je 400 W. Pro srovnání alfa-magnetický spektrometr AMS-02 na ISS, který také slouží k výzkumu temné hmoty, váží 8,5 tuny a spotřebuje 2500 wattů. Je to prostě jiný kalibr. DAMPE však svým rozsahem pěkně doplní tento přístroj a také další, CALET – Calorimetric Electron Telescope, který je též umístěn na ISS.

Mimochodem, pojem temná hmota souvisí s tím, že tato hmota není vidět a přesto víme, že působí gravitačně na „běžně známou“ hmotu. Ovlivňuje tak chování galaxií a vypadá to, že je prostoupena celým vesmírem. Podle posledních objevů to vypadá, že v místech jejího zhuštění pak vznikaly zárodky galaxií. Problém s názvem tkví v tom, že nejde o klasickou nesvítící, tedy temnou hmotu, jako jsou například obří mračna prachu a plynu daleko od hvězd. proto se nabízí vhodnější název „skrytá“ hmota. Je totiž ukryta našim zrakům a není úplně jasné ani to, jakými částicemi je tvořena. Podobně se setkáme i s pojmy skrytá, nebo temná energie vesmíru, či energie vakua. Ta by měla pro změnu mít vliv na zrychlené rozpínání vesmíru, jak ho pozorujeme. Pozoruhodné je, že známá svítící i nesvítící hmota tvoří jen necelých 5 % známého vesmíru a skrytá hmota „jen“ dalších asi 23 %. Převážně je tedy vesmír tvořen skrytou energií a to, co my známe, jako planety, hvězdy, neřkuli člověka a jeho Zemi, to je zanedbatelné asi jako smítko popela poletující zemskou atmosférou.

Unešeni temnou hmotou jsme se ani nedostali k čínskému příběhu o Opičím králi. Družice byla totiž ve středu, těsně před startem, pojmenována Wukong, přičemž Sun Wukong je bájný Opičí král z příběhu sepsaného v 16. století. V různých adaptacích se s ním pak setkáváme i později. Například jsem dohledal postavu z počítačové hry League of Legends. Podle mytologie má Wukong obrovskou sílu (zvedne slona o hmotnosti 8 tun jako nic) a také je velmi rychlý (urazí prý 54 tisíc km během jediného salta). Další z jeho schopností je přeměňovat se v 72 různých bytostí, jako jsou zvířata, zbraně a dokonce klony sebe samého, takže je to jeden z nejlepších bojovníků v celém vesmíru.

Náš článek se nachýlil k závěru. Ať už vám byl průvodcem do světa fyziky částic vysokých energií, nebo jen odlehčujícím článkem v každodenním shonu, jsme rádi, že jste dočetli až sem a těšíme se na další reportáže ze světa čínské kosmonautiky. A snad se i díky DAMPE jednou dočkáme vysvětlení, co stojí za podstatou temné/skryté hmoty.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Département de physique nucléaire et corpusculaire
[2] Wikipedia: Long March 2D
[3] Spaceflight101.com
[4] Mythology Wiki

Převzato: Kosmonautix.cz