Článek
Pořízení úvodních snímků vybraných částí oblohy, obsahujících mnoho vzdálených hvězd a galaxií, je událost označovaná astronomy u velkých a významných observatoří jako „první světlo“.
| Observatoř se nachází na vrcholu El Peñón hory Cerro Pachón, která má nadmořskou výšku 2682 m, v regionu Coquimbo v severním Chile, nedaleko stávajícího dalekohledu Gemini South. Observatoř je pojmenována po Veře Rubinové, významné americké astronomce, která byla průkopnicí výzkumu rychlosti rotace galaxií. Její výzkum přinesl také významné důkazy o existenci temné hmoty v galaxiích. |
Budova Observatoře Very C. Rubinové a Mléčná dráha
Tentýž den se s prvními snímky pořízenými touto observatoří seznámila i světová veřejnost. V Česku díky péči Fyzikálního ústavu (FZU) Akademie věd ČR se tato prezentace a zároveň malá oslava odehrály v kupoli Planetária Praha, která je čerstvě vybavena nejmodernější LED technologií se 45 miliony zobrazovacích bodů.
Astrofyzici a softwaroví inženýři z FZU AV ČR spolupracovali na vybudování observatoře od prvních projektových záměrů v roce 2008, zejména díky vývoji systému na testování CCD čipů kamery dalekohledu. FZU se díky tomu stal jedním z prvních mezinárodních členů převážně americké observatoře.
První výsledky práce Observatoře Very C. Rubinové i její grandiózní plány na 10 let dopředu osobně v pražském planetáriu prezentovali dva zástupci FZU, kteří se na stavbě a vědeckém programu této observatoře přímo podíleli: Michael Prouza, ředitel Fyzikálního ústavu AV ČR a český zástupce v radě observatoře, a Petr Kubánek, softwarový inženýr, který se podílel na stavbě teleskopu pro observatoř a dnes upravuje řídicí systém aktivní optiky primárního a terciálního zrcadla dalekohledu.
- Samotný dalekohled nese název „Simonyi Survey Telescope“, podle největších soukromých dárců Charlese a Lisy Simonyiových (věnovali na jeho stavbu 30 milionů dolarů, přes 640 milionů korun). Celou observatoř a její provoz ovšem majoritně financují Národní vědecká nadace USA (National Science Foundation, NSF) a Úřad pro vědu amerického ministerstva energetiky (Office of Science, Department of Energy, DOE). Cena projektu překonala jednu miliardu dolarů (přes 21 miliard Kč). Observatoř provozují společně NSF NOIRLab (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory) a SLAC National Accelerator Laboratory (laboratoř původně pojmenovaná jako Stanford Linear Accelerator Center).
Snímek hvězdokup v Panně vyfotografovaný dalekohledem Observatoře Very C. Rubinové
Jaké jsou hlavní přednosti dalekohledu pracujícího na nové Observatoři Very C. Rubinové?
Dalekohled observatoře Very C. Rubinové překonává všechny předešlé dalekohledy svého druhu. Je největším a nejvýkonnějším tzv. přehlídkovým dalekohledem na světě. (Přehlídkový dalekohled místo podrobného studia jednoho konkrétního objektu postupně skenuje větší segmenty oblohy a více objektů najednou.)
Bude každou noc pořizovat kolem 1000 snímků jižní oblohy. Celou viditelnou jižní oblohu nasnímá během tří nocí, a to v šesti různých barevných filtrech. Jen za první rok nasbírá observatoř více dat než všechny dosavadní optické observatoře dohromady. Během 10 let nafotí každé místo jižní oblohy cca 800krát, což vědcům umožní odhalit i nepatrné změny a zmapovat časový vývoj vesmírných objektů.
Vznikne tak jakýsi „časosběrný film“ hlubokého i blízkého vesmíru (tento program má název Legacy Survey of Space and Time, zkráceně LSST). Průzkum nalezne mj. velký počet objektů, které se oblohou pohybují či mění svoji jasnost. „Tato datová pokladnice umožní nesčetné vědecké objevy a stane se nepostradatelným zdrojem pro celé generace vědců. Díky zapojení Fyzikálního ústavu AV ČR do tohoto ambiciózního projektu budou mít i vědci z FZU plný a rychlý přístup k datům observatoře,“ uvedl k tomu astrofyzik Michael Prouza.
Dalekohled používá systém tří zrcadel, který umožňuje poměrně kompaktnímu zařízení poskytovat ostré snímky v rámci širokého zorného pole o průměru asi 3,5 stupně (9,6 čtverečního stupně, vejde se tam asi 40 disků Měsíce). Snímky jsou pořizovány 3200 megapixelovou CCD kamerou také s názvem LSST, která je největší digitální kamerou, která kdy byla na světě zkonstruována. Běžná kamera obsahuje cca 50 megapixelů, což je 64krát méně).
Kamera je navíc schopna produkovat až jeden snímek této kvality za sekundu (v praxi budou časové rozestupy mnohem delší, asi jeden snímek za 15 sekund). Je také velmi citlivá, dokáže zachytit slabé objekty až do magnitudy 24,5 v jediném snímku a 27,8 v kombinovaných datech, což je ideální pro studium vzdálených galaxií a slabých hvězd.
Interiér observatoře
Kromě rychlého pravidelného snímkování oblohy bude dalekohled schopen i rychlého zaměření libovolného objektu nad obzorem během 20 sekund, ale to se bude dít opravdu jen při výjimečných astronomických událostech. Observatoř bude poskytovat až 20 TB dat za noc, což představuje největší datový projekt, který v astronomii v současné době probíhá (je to asi 350krát více dat, než produkuje Kosmický dalekohled Jamese Webba za den).
Data budou plně veřejná po dvou letech od svého sběru.
„Na vrcholu observatoře zpracovává data několik stovek serverů, abychom už během 60 sekund měli informaci, co kamera na obloze právě ‚vyfotila‘. Během několika vteřin od pořízení snímku se také dozvíme, jak dobře nebo špatně je dalekohled zaostřený, abychom mohli upravovat nastavení optiky,“ doplnil Petr Kubánek, člen týmu, který programuje části řídicího systému dalekohledu.
Z pondělního představení chilské observatoře v pražském planetáriu
Jaký je program Observatoře Very C. Rubinové na příštích 10 let?
- Výzkum struktury a historie Mléčné dráhy
Dalekohled pomůže za 10 let vytvořit 100krát podrobnější 3D mapu naší Galaxie, než to dokázaly předchozí přehlídky oblohy. Zkatalogizuje až 20 miliard hvězd v Mléčné dráze, možná až desetinu jejich celkového počtu. Lépe pochopíme, jak se hvězdy tvoří a vyvíjejí. Odhalí pozůstatky po vtažení a vnoření jiných menších hvězdných systémů do Mléčné dráhy, lépe pochopíme její historii.
- Výzkum temné hmoty a temné energie
V průběhu desetiletého provozu observatoř proměří mj. na 250 tisíc supernov typu Ia („standardních kosmologických svíček“), aby zmapovala vývoj rozpínání vesmíru v rámci celé jeho historie (což pomáhá při odhalování role a míry působení temné energie), dále přesně zmapuje shluky galaxií a deformace způsobené slabým gravitačním čočkováním u 20 miliard galaxií v celém vesmíru (což pomůže mj. lokalizovat shluky temné hmoty ve vesmíru).
- Podrobná evidence objektů ve Sluneční soustavě
Během asi 10 hodin pozorování objevila observatoř 2104 dosud neviděných asteroidů v naší Sluneční soustavě, včetně sedmi asteroidů pohybujících se v okolí dráhy Země (které přesto nepředstavují žádné nebezpečí). Ročně je všemi ostatními pozemními a kosmickými observatořemi objeveno celkem asi 20 000 asteroidů. Samotná Observatoř Very C. Rubinové objeví miliony nových asteroidů a komet během prvních dvou let přehlídky Legacy Survey of Space and Time (LSST), včetně 90 procent velkých asteroidů (s průměrem větším než 140 metrů) prolétávajících blízko Země a vzdálených objektů v Kuiperově pásu za drahou planety Neptun. Bude důležitou součástí naší planetární obrany. Bude také nejefektivnější observatoří při pozorování mezihvězdných objektů, nečekaně procházejících Sluneční soustavou. Umožní nám také lépe pochopit formování a vývoj Sluneční soustavy i planetárních systémů kolem jiných hvězd.
- Změny na obloze, vývoj objektů a nenadálé události
Dalekohled může během noci odhalit až 10 milionů změn na obloze. Nejde jen o proměnné hvězdy a další pravidelné procesy, ale i různé záblesky (kolapsy hvězd, konzumace blízké hvězdy černou dírou, srážky neutronových hvězd atd.). Jeho schopnost rychle opakovaně snímat stejná místa na obloze umožní studovat krátkodobé astronomické události, jako jsou supernovy, kilonovy nebo optické protějšky gravitačních vln zjištěných přístroji jako LIGO. Také bouřlivé jevy v kvasarech a jinak neodhalitelné dlouhodobé změny.
Observatoř Very C. Rubinové představuje přelomový nástroj díky svým technickým přednostem, jako je široké pole vidění, vysoká citlivost a rychlé či flexibilní snímkování. Její význam spočívá v přispění k pochopení klíčových otázek moderní astrofyziky, jako je povaha temné hmoty a temné energie, struktura a vývoj vesmíru a ochrana Země před asteroidy.
Její desetiletý pozorovací program LSST, který začal v roce 2025, bude zahrnovat rychlý, systematický a hromadný průzkum (přehlídku) jižní oblohy, generování obrovského množství dat, což povede později k širokému spektru dalších vědeckých objevů. Jde o jeden z nejvýznamnějších vědeckých projektů této dekády.
