EWASS 2017 aneb Pražské astronomické hody (5)

Evropská kosmická agentura (ESA)

Evropskou kosmickou agenturu lze pochválit za velmi účinnou strategii kosmického výzkumu. Dokáže totiž rychle připravit aktuální menší projekty, ale shodnout se také na středně drahých a luxusních misích. Politika rozpočtových pravidel umožňuje věnovat ekvivalent jednoho ročního rozpočtu dvěma luxusním projektům během 7–8 let a jednomu středně drahému projektu každé 3–4 roky. 

Ze současně již uskutečňovaných astronomických projektů je to pochopitelně Gaia, od níž lze očekávat řadu průlomů v nejrůznějších odvětvích astronomie blízkého i vzdáleného vesmíru. Skvěle však funguje také rentgenový teleskop Newton vypuštěný v prosinci 1999, který je v současné době využíván až 2 tisíci badateli a má naději vydržet pracovat až do r. 2029. Teleskop se rozhodujícím způsobem zasloužil o studium hvězdných černých děr, které svítí díky masivní akreci okolního materiálu. Podobně patří do extraligy družice INTEGRAL (INTEgral Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) vypuštěná v r. 2002, jež zkoumá kosmické záření gama v pásmu energií fotonů 3 keV – 10 MeV. Bude moci pracovat až do r. 2023.

Od března 2016 úspěšně funguje technologická družice LISA Pathfinder, která testuje přesnost měření pro plánovanou soustavu eLISA (evolved Laser Interferometer Space Antenna) pro detekci gravitačních vln v kosmu, jež má být funkční od r. 2034. Nedávný objev gravitačních vln přiměl americkou NASA, aby znovu posoudila své rozhodnutí odstoupit od společného projektu LISA, a není proto vyloučeno, že se ke smlouvě s ESA vrátí.

ESA se také významně podílí na budoucím teleskopu JWST konstrukcí spektrografu NIRSpec a kamery MIRI. V říjnu r. 2018 bude vypuštěna ve spolupráci s japonskou agenturou JAXA podvojná sonda BeppiColombo, jež dorazí k Merkuru v r. 2025. Dále jsou v plánu družice CHEOPS (start 2018) pro studium exoplanet a SMILE (start 2021) pro dálkový průzkum Země ve spolupráci s kanadskou CAS. Připravují se i nákladnější družice Solar Orbiter (2018),  Euclid (2020) pro výzkum skryté látky a skryté energie a PLATO (2024) pro hledání kamenných exoplanet pozemského typu obíhajících v ekosférách svých mateřských hvězd.

Luxusní projekty zahrnují sondu JUICE (2022) pro průzkum Galileových měsíců Jupiteru a rentgenovou družici ATHENA (2028), jež má navázat na výsledky družice Newton. Je potěšující, že na řadě z těchto projektů se podílejí nejenom čeští astronomové a fyzici, ale také české firmy dodávající různé komponenty přístrojů na aparaturách ESA instalovaných.

Evropská jižní observatoř (ESO)

Prozíravosti dvou velkých osobností evropské astronomie XX. století Waltera Baadeho (1893–1960) a Jana Oorta (1900–1992) se podařilo r. 1954 v těžkých poválečných letech deklarovat záměr pěti západoevropských zemí vybudovat Evropskou observatoř (ESO) na jižní polokouli. V r. 1962 byla podepsána podle vzoru organizace CERN závazná mezinárodní dohoda, že ESO bude postavena v chilských Andách. První 1m teleskop na observatoři La Silla začal pracovat v r. 1966 a fungoval až do r. 1994. Postupně se na vrcholu La Silla zabydlel zhruba tucet přístrojů se zrcadly o průměru až 3,6 m.  

V r. 1998 zahájila provoz současná největší optická observatoř VLT (Very Large Telescope) na hoře Paranal, kde se postupně uváděly do chodu čtyři teleskopy UT s průměrem zrcadel 8,2 m, pomocné 1,8m teleskopy AT pro systém VLBI (2004–2007)  a následně přehlídkové teleskopy VISTA (4,1 m; 2009) a VST (2,6 m; 2011). V r. 2004 byl instalován mikrovlnný radioteleskop APEX na vysokohorské planině Llano de Chajnantor v poušti Atacama v nadmořské výšce 5,1 km jako předvoj monumentální anténní soustavy ALMA, (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), jež začala naplno měřit pomocí 66 radioteleskopů v r. 2013. Jde o společný projekt ESO, USA, Kanady, Japonska, Tajvanu, Jižní Koreje a Chile, který se stal nejdražším pozemním astronomickým zařízením v hodnotě cca 1,5 mld. dolarů. ESO má proto přidělováno jen 37,5 % úhrnného pozorovacího času. ALMA pracuje 24 h denně a Astronomický ústav AV ČR v rámci jednoho ze 7 evropských uzlů tří oblastních center (ARC) ALMA pečuje o koordinaci výzkumu Slunce v rámci ESO.

V r. 2007 se totiž Česko stalo 13. členským státem ESO, zejména zásluhou prof. Jana Palouše. Po nás přibyly ještě tři státy: Brazílie, Rakousko a Polsko. Podle statistiky využívá všech zařízení ESO asi 30 % profesionálních astronomů z členských států. V letošním roce byl položen základní kámen na Cerro Armazones (3 046 m n. m.; –26° j. š.) dalekohledu ELT (Extremely Large Telescope; průměr segmentovaného primárního zrcadla 39,3 m; celkem 798 hexagonálních segmentů o průměru 1,45 m), jenž má začít fungovat v r. 2024. V prvních letech jeho provozu bude 15 % času věnováno chráněným (garantovaným) cílům.  

Všechny velké dalekohledy observatoře jsou nyní vybaveny pokročilou adaptivní optikou, takže např. 8,2m teleskopy na Paranalu mají lepší rozlišovací schopnost než HST. Podobně je na tom i ALMA. Na La Silla byl u 3,6m teleskopu instalován spektrograf HARPS s laserovým hřebenem, který umožňuje měřit radiální rychlostí s přesností až 20 mm/s! Velké spektrografy u 8,2m teleskopů UT dostanou vláknovou optiku, která dovolí pořizovat naráz spektra až 1 024 bodových objektů. Pro dalekohledy UT na Paranalu se postupně instaluje už III. generace kamer, spektrografů a polarimetrů.

Astronomická kybernetika

Astronomie byla odjakživa také na čele pokroku ve výpočetní technice. Dobře je to vidět na příkladu českého astronoma Zdeňka Kopala, jenž obohatil astronomii svými pracemi o těsných dvojhvězdách a při mapování Měsíce kvůli programu Apollo. Stal se však ve Spojených státech souběžně průkopníkem v numerické matematice v době nástupu prvních digitálních počítačů. Když začal pracovat na mapových podkladech pro program Apollo, domnívali se inženýři v kosmických centrech, že astronom Kopal je synem toho proslulého numerického matematika…

Z předešlých odstavců je jistě čtenářům zřejmé, že zmiňované už existující nebo v dohledné budoucnosti funkční aparatury vytvářejí takové záplavy dat, že není v lidských silách, abychom je vůbec stihli vidět. Metody analýzy dat proto vyžadují zapojení rychlých a velkokapacitních počítačů, což ovšem vyžaduje vytvářet pokročilé rychlé systémy výpočetních programů a simulací, bez nichž by byl další pokrok v oboru zcela nemožný. Takové balíky programů dovolí, aby se počítače učily samy. Soudobá astronomie se stává doslova testovacím polem pro vývoj umělé inteligence, ekonomického ukládání obřích datových souborů řádu exabytů a také efektivního vytěžování gigantických digitálních archivů. Astronomie je totiž mimořádně závislá na dlouhodobých měřeních započatých již ve starověku, protože díky průhlednosti vesmíru  a malé rychlosti šíření informačních signálů v mnoha oblastech nejenom elektromagnetického spektra máme možnost archeologického výzkumu vývoje vesmíru za bezmála 13,8 mld. let jeho dosavadní existence. Během závěrečného zasedání o astroinformatice na pražském týdnu EWASS jsem získal jistotu, že to příslušní odborníci ze světa informačních technologií pomohou astronomům zvládnout, a sami se přitom hodně naučí. Existuje už nyní rozsáhlá síť virtuálních observatoří, která dokáže v univerzálně čitelných formátech vydolovat potřebné informace v rozumném čase a přinést je badatelům na digitálním stříbrném podnose. Už teď je zřejmé, že jestliže minulé století v astrofyzice bylo zajisté zlaté, tak to nynější bude platinové.

Na závěr článku ještě vkládáme odkaz na PDF verzi faksimile titulní stránky 1. čísla deníku "Dissertatio cum Nuncio Sidereo II", jež vyšlo pro účastníky XIII. valného shromáždění IAU,  20. 8. 1967.

Jednotlivé části článku

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