EWASS 2017 aneb Pražské astronomické hody (1)

Když jsem v neděli 25. června vstupoval do budovy Právnické fakulty UK v Praze, abych se zaregistroval na konferenci „Evropský týden astronomie a kosmického výzkumu“ pořádanou Evropskou astronomickou společností (EAS), nemohl jsem nevzpomenout, že jsem do téže budovy chodíval v srpnu 1967 při tehdejším XIII. kongresu Mezinárodní astronomické unie (IAU). Byla to má první zkušenost s velkou mezinárodní astronomickou akcí, protože jsme tehdy žili za železnou oponou, což znamenalo, že vyjet kamkoliv do ciziny bylo naprostou výjimkou. Naštěstí čas oponou trhnul a už 28 let si užíváme svobody cestování téměř po celé zeměkouli. To, co jsem však v letošním Evropském týdnu na fakultě zažil, se nedá srovnat s žádnou předešlou konferencí, kterých jsem se během života zúčastnil. Netušil jsem, že Praha se na ten týden stane už minimálně počtvrté astronomickým hlavním městem světa (poprvé jím byla v letech 1601–1612, když v Praze působili Tycho Brahe a Johannes Kepler; posledně v r. 2006 při 26. kongresu Mezinárodní astronomické unie).

Tentokrát nebylo v silách žádného účastníka, aby si vychutnal celé prvotřídní menu připravené vědeckým organizačním výborem, jemuž předsedal Prof. Jan Palouš. Ocenil jsem však perfektně zpracovaný jídelní lístek, na němž se podíleli členové Lokálního organizačního komitétu v čele s Dr. Cyrilem Ronem. Rád bych proto aspoň v útržcích probral menu, které jsem si z bohaté nabídky zvolil.

Exoplanety

Ačkoliv od objevu první exoplanety u hvězdy hlavní posloupnosti uplynulo teprve 22 let, pokrok v našich vědomostech o této podivuhodné složce vesmíru je neskutečný. Existuje dnes řada nezávislých metod, jak exoplanety objevovat. To, co se o nich dozvídáme, svědčí o naší málo bujné fantazii v době, kdy se o exoplanetách mohlo jen spekulovat.

Loňský objev exoplanety u Proximy Centauri se klubal na svět plných 17 let a vyžadoval neobyčejnou vytrvalost a pečlivost velkého mezinárodního týmu astronomů na dvou observatořích ESO. Amplituda radiálních rychlostí, které existenci planety prozradila, totiž činila jen 1,4 m/s; to odpovídá rychlosti svižnější chůze.  

Pochopitelně každého napadne, že když i nejbližší, mimochodem docela titěrná, hvězda má minimálně jednu exoplanetu, tak že planety bude mít nejspíš většina hvězd. Teď už je zcela jisté, že planet o hmotnostech od Merkuru až po násobky hmotností Jupiteru je ve vesmíru minimálně dvakrát více než hvězd. Známe už více planetárních soustav, které mají 6 až 8 exoplanet, a exoplanety se vyskytují i v soustavách těsných dvojhvězd, kde mohou buď obíhat kolem primární složky dvojhvězdy (cirkumprimární dráha), nebo kolem složky sekundární (cirkumsekundární dráha), ale i kolem barycentra soustavy (cirkumbinární dráha). 

Ve všech takových případech překvapuje, jak jsou dráhy exoplanet dlouhodobě stabilní, za což většinou mohou dráhové rezonance. Díky spektroskopii lze dokonce studovat atmosféry exoplanet, takže víme i o jejich chemickém složení, často pekelných rychlostech proudění větru, ale i o výskytu mračen. Exoplanety můžeme dnes dokonce v příznivých případech přímo pozorovat potlačením jasu mateřské hvězdy buď koronografy, anebo pomocí matematických algoritmů. Zásluhou mikrovlnné aparatury ALMA můžeme sledovat různá vývojová stádia vzniku planetárních soustav z protoplanetárních prachoplynových prstenců. Další objevy lze očekávat od již schválených  kosmických projektů TESS (NASA, 2018); CHEOPS (ESA, 2018);  JWST (NASA & ESA, 2018); PLATO (ESA, 2026) a WFIRST (NASA).

Sgr A*

Existence černé veledíry v centru naší Galaxie byla prokázána sledováním oběžných drah řady hvězd typu S pozorovaných v infračerveném oboru spektra od r. 1992. O 10 let později se tak ukázalo, že jejich protáhlé Keplerovy dráhy svědčí o existenci kompaktního objektu o hmotnosti 4 mil. Sluncí v těžišti naší Galaxie. Od té doby se okolí nejbližší černé veledíry pečlivě studuje, také za pomoci rentgenových družic a radiointerferometrie.

Z definice plyne, že samotné černé díry nezáří v žádném oboru elektromagnetického spektra, ale zato silně září akreční disky, které veledíry určitě obklopují, neboť silná gravitace v okolí díry způsobuje slapové trhání planetek, planet i hvězd a účinnost vyzařování následkem padání hmoty v silném gravitačním poli přesahuje účinnost termonukleárních reakcí bezmála o dva řády! 

Akreční disk září na svém okraji přilehlém k veledíře zejména v rentgenovém pásmu spektra, zatímco na vnějším okraji svítí nejvíce v ultrafialovém pásmu. Veledíra v naší Galaxii však v současné době vykazuje jen velmi nízký zářivý výkon, který se však může během času zvyšovat až o 7 řádů! Poslední takové vzplanutí patrně skončilo teprve před 400 lety, neboť jeho odlesk vidíme na oblacích prachu vzdálenějších než veledíra. Dosud největší současné zjasnění na 400násobek klidové hodnoty v rentgenovém pásmu spektra se odehrálo v září 2013 a trvalo 100 minut. Příčinou mohl být pád planetky do chřtánu veledíry, anebo přepojení (rekonexe) zapletených magnetických siločar v okolí veledíry.

Naproti tomu se nepotvrdilo, že by veledíra ublížila podivuhodnému prachoplynovému oblaku G2, jenž hladce přežil průchod pericentrem své protáhlé eliptické dráhy v dubnu 2013, když se k veledíře přiblížil na vzdálenost 150 au (2,2tisícnásobek Schwarzschildova poloměru). V blízké budoucnosti lze očekávat, že se podaří zobrazit stín černé veledíry o úhlovém rozměru 50 úhlových mikrovteřin, a to jednak pomocí tzv. Event Horizon Telescope v pásmu rádiových vln, anebo pomocí aparatury GRAVITY interferometru VLTI (ESO, Cerro Paranal) v blízké infračervené oblasti spektra.

Simultánní spektroskopie

Jestliže se tvrdí, že jeden obrázek řekne více než tisíc slov, tak astronomové mohou opáčit, že jedno spektrum sdělí více než tisíc obrázků. Háček je ovšem v tom, že pořídit spektrum trvá mnohem déle, než pouhé snímkování oblohy. Díky vláknové optice a také pokrokům ve výpočetní technice a robotizaci nastavení optických vláken se nyní daří zobrazit naráz spektra více objektů.

V r. 1985 se v poli o průměru přes 0,5° dalo naráz zaznamenat spektra 54 bodových objektů, ale od té doby je pokrok v tomto směru přímo zázračný. U teleskopu UT3 VLT ESO funguje simultánní spektrograf VIMOS, který má k dispozici 6 400 vláken v zorném poli až 54"×54", přičemž lze snímkovat spektra v rozsahu vlnových délek 360 až 1 000 nm. K dalším zlepšením a zejména ke zvětšení zorného pole poslouží zakřivené čipy CCD s poloměrem křivosti 200 mm. Čínský 4m teleskop LAMOST je vybaven spektrografem se 4 tis. vlákny, a jelikož má velké zorné pole, tak se odhaduje, že během pěti let pořídí 8 milionů spekter na ploše 16 tisíc čtverečních stupňů oblohy. Jistě si lze snadno představit, že archivování takových souborů spekter a jejich vytěžování k dalším studiím bude klást vysoké nároky na složité softwarové programy.

(článek na pokračování…)

1. díl: Exoplanety, SGR A*, simultánní spektroskopie

2. díl: Observatoř Pierra Augera, zábleskové zdroje gama, družice Gaia

3. díl: Synergie aparatur, JWST, LSST

4. díl: Čerenkovova soustava teleskopů, gravitační vlny

5. díl: ESA, ESO, astronomická kybernetika

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Článek "Konference EWASS začala"