ALMA otevírá oči

V současnosti tvoří rostoucí pole teleskopu ALMA pouhá třetina z celkových 66 rádiových antén, které je zatím možné na planině Chajnantor v severním Chile ve výšce 5 000 m n.m. rozmístit na vzdálenost pouhých 400 m, namísto maximálních 16 km. Ale již nyní se ALMA, stále v rozestavěném stavu, stala nejlepším dalekohledem svého druhu, čehož důkazem je výjimečný počet astronomů žádajících o přidělení pozorovacího času na tomto teleskopu.

"I v této počáteční fázi již ALMA svými schopnostmi předčí všechny ostatní sibmilimetrové teleskopy. Dosažení tohoto milníku je poctou neobvyklému úsilí mnoha vědců a inženýrů pracujících na projektu ALMA v řadě partnerských zemí celého světa, kteří se o to zasloužili," řekl Tim de Zeeuw, generální ředitel ESO, evropského partnera projektu ALMA.

Teleskop ALMA pozoruje vesmír na milimetrových a submilimetrových vlnových délkách. Použití těchto delších vln umožňuje astronomům sledovat extrémně chladné kosmické objekty - jako jsou husté oblaky prachu a plynu, ze kterých vznikají hvězdy a planety - stejně jako velmi vzdálené objekty raného vesmíru.   

Radioteleskop ALMA se radikálně liší od ostatních dalekohledů pro viditelnou či infračervenou oblast. Jde o pole vzájemně propojených antén sloužících jako jeden obří dalekohled, který detekuje mnohem delší vlnové délky, než jaké má viditelné světlo. Záběry získané pomocí tohoto přístroje tedy vypadají ve srovnání se známými snímky vesmíru trochu neobvykle. 

Tým dalekohledu ALMA byl v uplynulých několika měsících velmi zaneprázdněn testováním všech systémů teleskopu, a to v rámci příprav na první část vědeckých aktivit přístroje označovanou jako ‚Early Science‘. Jedním z výsledků těchto testů je první publikovaný obrázek získaný stále ještě rostoucím teleskopem ALMA. Většina pozorování použitých k vytvoření uvedeného snímku galaxií Antény byla získána za společného použití pouhých 12 antén - což je mnohem méně, než bude využito pro první vědecká pozorování - a s anténami, které se nacházejí navzájem blízko sebe. To vše dělá z nového snímku pouhou ochutnávku věcí budoucích. S tím jak observatoř poroste, bude se s přibývajícími použitými anténami dramaticky zvyšovat ostrost snímků, rychlost jejich získávání, a také jejich kvalita [1]. 

Objekt označovaný jako galaxie Antény je pár kolidujících galaxií s velmi narušenými tvary. Zatímco na snímcích ve viditelném světle jsou zachyceny především hvězdy, ALMA odhaluje jinak neviditelné části: oblaka hustého a chladného plynu, ze kterého hvězdy vznikají [2]. Tento obrázek je dosud nejlepším zobrazením galaxií Antény získaným v submilimetrové oblasti. 

Významné koncentrace plynu však nenajdeme jen v centrálních oblastech obou galaxií, ale i na chaoticky vyhlížejících okrajích, kde dochází k přímé kolizi. Celková hmotnost plynu je zde odhadována na miliardy hmot Slunce, což představuje bohatý zdroj materiálu pro příští generace hvězd. Taková pozorování otevírají nové okno do ‚submilimetrového vesmíru‘ a budou důležitá pro pochopení procesu, jakým kolize galaxií přispívají k nastartování tvorby hvězd. Je to jeden z příkladů, jak ALMA odhaluje oblasti vesmíru jinak nepozorovatelné ve viditelném nebo infračerveném světle.  

Observatoř ALMA může v současné devítiměsíční ‚Early Science‘ fázi akceptovat jen asi stovku projektů. Za posledních několik měsíců však nedočkaví astronomové z celého světa zaslali přes 900 návrhů na pozorování. Tento devítinásobný přetlak požadavků je pro dalekohled rekordním. Úspěšné projekty byly vybírány na základě jejich vědeckého přínosu, regionální rozmanitosti a relevance vzhledem k definovaným hlavním vědeckým cílům observatoře ALMA.   

"Prožíváme nezapomenutelný okamžik v historii vědy, astronomického výzkumu, a také by se dalo říci v historii lidstva," říká Thijs de Graauw, ředitel observatoře ALMA.

Autorem jednoho z vybraných projektů v rámci fáze ‚ALMA Early Science observations‘ je David Wilner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA). Sám k jeho náplni říká: "Společně s mým týmem hledáme základní stavební kameny hvězdných soustav a dalekohled ALMA je k tomuto účelu dokonale vybaven."
 
Cílem pozorování byla hvězda AU Microscopii vzdálená 33 světelných let, jejíž věk je odhadován na pouhou setinu stáří Slunce. "Rádi bychom použili dalekohled ALMA k zobrazení prstence planetesimál, o kterém předpokládáme, že hvězdu obepíná. A pouze za přispění observatoře ALMA můžeme doufat, že objevíme zhustky v tomto prachovém pásu, které by mohly být známkou přítomnosti dosud nespatřených planet." D. Wilner a jeho tým se o napozorovaná data podělí s dalším evropským týmem, který požádal o přidělení času pro pozorování stejného objektu.

Jakékoliv pokusy o hledání obyvatelných planet kolem cizích hvězd často začínají hledáním vody v těchto vzdálených soustavách. Předpokládá se, že prachoplynné disky plné kamenných objektů obíhajících kolem hvězd obsahují také zmrzlé látky včetně vody a možná i organických molekul - sloučenin pro ‚astrochemii života‘.

Simon Casassus (University of Chile) a jeho tým použijí dalekohled ALMA k pozorování plynu a prachu kolem hvězdy HD142527, velmi mladé stálice vzdálené 400 světelných let. "Prachový disk kolem této hvězdy má velkou mezeru, která mohla vzniknout při procesu vzniku velkých planet," říká Casassus. "Mimo tuto mezeru disk obsahuje tolik plynu, že by to stačilo na tvorbu tuctu planet Jupiterovy velikosti. Uvnitř této mezery by se mohla nacházet mladá plynná planeta stále ve fázi zrodu, pokud má k dispozici dostatek materiálu." Pozorování pomocí ALMA povedou k měření hmotnosti plynu a fyzikálních podmínek uvnitř této mezery. "ALMA nám tedy dává možnost pozorovat formování planety nebo alespoň její nejaktuálnější fázi," říká Casassus.  

Ještě mnohem dále, asi 26 000 světelných let od nás, v samotném centru naší Galaxie leží objekt Sagittarius A*, supermasivní černá díra o hmotnosti 4 milionů Sluncí. Plyn a prach ležící mezi ní a námi znemožňuje její pozorování ve viditelné oblasti spektra. ALMA je však navržena tak, aby pohlédla skrze galaktickou temnotu a poskytla nám pohled na Sagittarius A*.

Heino Falcke (Radboud University Nijmegen, Holandsko) říká: "ALMA nám umožní sledovat záblesky přicházející z okolí této supermasivní černé díry a pořídí záběry plynných oblaků zachycených nesmírnou silou tohoto objektu. Budeme tak moci studovat nedbalé stolovací návyky této příšery. Myslíme si, že část plynu by měla z jejích spárů unikat, a to rychlostí blízkou světelné."

Jako černé linky v omalovánkách vymezuje kosmický prach a chladný plyn struktury uvnitř galaxií, i když galaxie samé nevidíme jasně. Na okrajích pozorovatelného vesmíru leží záhadné galaxie s prudkým zrodem hvězd (starburst galaxies), zářivé ostrovy v jinak klidném a temném vesmíru. Až do období několika set milionů let po velkém třesku, označovaného jako ‚kosmický rozbřesk‘ bude ALMA v těchto galaxiích hledat stopy chladného plynu a prachu.

Masami Ouchi (University of Tokyo, Japonsko) použije dalekohled ALMA k pozorování objektu označovaného jako Himiko, což je velmi vzdálená galaxie vyvrhující hmotu minimálně 100 Sluncí každý rok a která je obklopená jasnou mlhovinou. "Jiné dalekohledy nám nemohou odpovědět na otázku, proč je Himiko tak jasná a jak si vytvořila tak obrovskou žhavou mlhovinu, když starý vesmír kolem je tak klidný a tmavý," říká Ouchi. "ALMA může zviditelnit chladný plyn hluboko uvnitř zárodečné mlhoviny Himiko a vystopovat pohyby či další aktivitu; konečně uvidíme, jak za začaly vznikat první galaxie." 

V průběhu fáze ‚Early Science observations‘ bude pokračovat také konstrukce teleskopu ALMA vysoko v chilských Andách, na odlehlé planině Chajnantor v nehostinné poušti Atacama. Každá nová anténa obrněná proti nepřízni klimatu se ihned připojí k existujícímu poli a bude s ním spojena kabely z optických vláken. Pohledy jednotlivými vzdálenými anténami jsou skládány do jediného pomocí jednoho z nejrychlejších specializovaných počítačů na světě označovaného jako ‚ALMA correlator‘, který dokáže provést 17 kvadrilionů operací za sekundu [3].  

Do roku 2013 bude 66 ultra přesných rádiových antén pro milimetrovou a submilimetrovou oblast, vyrobených mezinárodními partnery projektu ALMA z Evropy, severní Ameriky a východní Asie, pracovat společně jako jeden teleskop na základně dosahující 16 km.

Mezinárodní astronomická observatoř ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) je produktem partnerství Evropy, severní Ameriky a východní Asie ve spolupráci s Chilskou republikou. ALMA je v Evropě financována prostřednictvím Evropské jižní observatoře (ESO), v severní Americe prostřednictvím U.S. National Science Foundation (NSF) ve spolupráci s National Research Council of Canada (NRC) a National Science Council of Taiwan (NSC), a ve východní Asii prostřednictvím National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan ve spolupráci s Academia Sinica (AS) na Taiwanu. Konstrukci a provoz teleskopu ALMA zajišťuje za Evropu ESO, za severní Ameriku National Radio Astronomy Observatory (NRAO) a za východní Asii National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Spojená Observatoř ALMA (Joint ALMA Observatory, JAO) zajišťuje společné vedení, management konstrukce, testování a provoz teleskopu ALMA.

Zdroj

Poznámky

[1] Kvalita pozorování z interferometrických zařízení jako je ALMA záleží jak na vzdálenosti, tak na počtu antén. Větší vzdálenost je důležitá pro ostřejší obraz a větší počet antén zajistí snímky s větším rozlišením. Další informace o projektu ALMA a interferometrii naleznete na adrese:  http://www.eso.org/public/teles-instr/alma/interferometry.html.

[2] Pozorování byla provedena na specifických vlnových délkách v milimetrové a submilimetrové oblasti, aby bylo možné detekovat molekuly oxidu uhelnatého uvnitř jinak neviditelných vodíkových oblaků, ve kterých se rodí nové hvězdy.

[3] Což je 1,7x10¹⁶ operací za sekundu.

Další informace

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

• ESO ALMA stránky
• snímky dalekohledu ALMA
• JAO’s ALMA stránky
• NRAO’s ALMA stránky
• NAOJ’s ALMA stránky
• seznam 112 projektů s nejvyšší prioritou vybraných pro fázi ALMA Early Science (včetně názvu, autorů a krátkého popisu, PDF)

Kontakty

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

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

Paola Andreani; European ARC Manager, ESO; Garching, Germany; Tel: +49 89 3200 6576; Email: pandrean@eso.org

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

Lars-Åke Nyman; Head of Science Operations, Joint ALMA Observatory; Santiago, Chile; Tel: +56 2 467 6127; Email: lnyman@alma.cl

William Garnier; Education and Public Outreach Officer, Joint ALMA Observatory; Santiago, Chile; Tel: +56 2 467 6119; Email: wgarnier@alma.cl

Mark McKinnon; North American ALMA Project Manager; USA; Tel: +1 434-296-0229; Email: mmckinno@nrao.edu

Tania Burchell; Science Writer, National Radio Astronomy Observatory; Charlottesville, USA; Tel: +1 434 244 6812; Email: tburchel@nrao.edu

Sachiko K. Okumura; East Asian ARC Manager, National Astronomical Observatory of Japan; Japan; Tel: +81 422 34 3782; Email: sachiko.k.okumura@nao.ac.jp

Masaaki Hiramatsu; Education & Public Outreach Officer, National Astronomical Observatory of Japan; Japan; Tel: +81 422 34 3900 ext.3150; Email: hiramatsu.masaaki@nao.ac.jp