Nový pohled na Slunce/ FAST – gigant mezi radioteleskopy

19. září 2010

Skoro třísetkilogramová americká sonda SDO vzlétla do vesmíru 11. února letošního roku. Objektem jejího zkoumání je, jak název napovídá, naše mateřská hvězda. Informace, které sonda prostřednictvím svých přístrojů o Slunci shromažďuje, mají svůj význam nejen pro vědu, ale také pro obyčejné pozemšťany... No a v Číně se zase staví obří radioteleskop FAST.

Sonda SDO (Solar Dynamics Observatory) zaznamenává dynamické procesy, které na Slunci probíhají. Ještě nikdy nebyly tyto procesy sledovány tak podrobně... Hovoří o tom astrofyzik Petr Kulhánek z Katedry fyziky Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze.

Sonda SDO tedy pořizuje snímky slunečního povrchu s pomocí čtveřice dalekohledů, vybavených různými filtry, a to rychlostí jeden snímek za deset sekund. Jak kvalitní to jsou snímky a v čem je jejich hlavní přednost?

Životnost sondy stanovila NASA na pět let, ale počítá s tím, že ve skutečnosti by měla pracovat déle. Možná až deset let. Fascinující fotografie i videozáznamy sluneční aktivity můžete už teď vidět na internetu. A to dokonce v plném rozlišení. Významná budou samozřejmě i další získaná data.
Vývoj sondy stál 850 milionů dolarů, a tak je jistě na místě otázka, k čemu nám informace o Slunci ze sondy SDO nakonec budou?

Uzavírá astrofyzik Petr Kulhánek první téma dnešního Planetária. A my můžeme rovnou přejít na druhé...
K lepšímu poznání vesmíru slouží nejen sondy, ale také pozemské přístroje – dalekohledy a radioteleskopy. A právě v oboru rádiové teleskopie se v blízké budoucnosti čeká zajímavý přírůstek. Bude jím nový čínský radioteleskop FAST, který by se měl stát vůbec největším přístrojem svého druhu.
Než se budeme detailně věnovat rekordnímu čínskému radioteleskopu, měli bychom vysvětlit, na jakém principu tyto přístroje fungují. Jakým způsobem nahlížejí do vesmíru?

Radioteleskop FAST

„Když se zamyslíme nad naší atmosféru, tak vidíme, že tam jsou pouze dvě okna, kterými prochází elektromagnetické spektrum beze zbytku na povrch Země. Jedno to okno je světelné, takže se samozřejmě nejprve vyvinula astronomie ve vizuálním oboru, neboť naše oko je na to zvyklé. Po miliony let se vyvíjelo tak, že přijímá receptory ve viditelné části elektromagnetického spektra. A to druhé okno, které tady je, je okno v radiové oblasti, od zhruba 10 centimetrů do 10 metrů vlnové délky. V této radiové oblasti mohou pozorovat radioteleskopy a tak se samozřejmě logicky jako druhé odvětví pozorovací astronomie vyvinula radioteleskopie. Radioteleskopy dělíme na pohyblivé a nepohyblivé. Ty největší z pohyblivých radioteleskopů dnes mají průměr mísy 100 metrů, z nepohyblivých radioteleskopů jsou největší Arecibo, které má průměr 304 metrů, a Ratan-600, který byl odpovědí sovětské vlády na americké Arecibo v době studené války. Sovětům se tenkrát nepodařilo udělat plnohodnotný přístroj. Odrazné prvky jsou jen po obvodu a nevyplňují celé údolí jako u Areciba, takže celková odrazná plocha není ani třetina toho, co má Arecibo. Čili Sovětům se sice podařilo udělat největší radioteleskop světa, co se týče průměru, nikoliv ovšem co se týče výkonu.“

Nejvýkonnějším radioteleskopem světa je tedy v současnosti americké Arecibo. Jeho mísa zcela vyplňuje jednu příhodnou proláklinu přírodního původu na ostrově Portoriko. Kdy byl tento radioteleskop postaven a jaké mezníky astronomie jsou s ním spojeny?

„Arecibo bylo postaveno na počátku 60. let. Vlastní inaugurace byla v listopadu roku 1963, kdy bylo Arecibo otevřeno. První vědecké výsledky byly až v roce 1964. Arecibo má za sebou obrovskou řadu objevů, z nichž k těm vůbec nejvýznamnějším patří objev podvojného pulzaru PSR 1913+16. Jsou to dvě neutronové hvězdy, které mají hmotnost o něco větší než naše Slunce, ale přitom mají průměr kolem 50 kilometrů a jsou ve vzdálenosti zhruba slunečního poloměru. Tento podvojný pulzar se nejvíce zapsal do historie nepřímým objevem gravitačních vln. Takto těsný objekt vysílá gravitační vlny, tím ztrácí energii a tím se mění oběžná perioda obou neutronových hvězd. Za tento objev byla udělena Nobelova cena Russellu Hulseovi a Josephu Taylorovi. Objevů, které učinilo Arecibo, je samozřejmě mnohem více – je to třeba první exoplaneta u neutronové hvězdy, konkrétně u pulzaru, jsou to krásné projekty na hledání mimozemských civilizací. Dat, která byla pořízena, je tak obrovské množství, že je nelze zpracovat na jednom počítači. Takže odborníci z Areciba vymysleli další novinku. Každý zná, že když monitor nepracuje, objeví se na něm nějaký zhášecí program. Místo toho, aby tam pobíhaly různé nesmyslné klikyháky nebo obrázky, může počítač dělat vědecké výpočty. Tak vznikl projekt Seti@home, při kterém lidé doma u počítačů zpracovávali data z Areciba, naměřená při hledání mimozemský civilizací. A i když nebyly žádné mimozemské civilizace nalezeny a myslím si, že ani v nejbližší době nebudou, tak samotný význam tohoto projektu je obrovský. Poprvé v historii probíhal na milionech počítačů současně výpočet a ukázalo se, že to je správná cesta. Dnes se podobný styl výpočtů používá ve všech vědních oborech.“

Radioteleskop v portorickém Arecibu

Jaké jsou výhody a nevýhody nepohyblivých radioteleskopů?
Hlavní nevýhodou těchto přístrojů je právě jejich nepohyblivost, zdůrazňuje astrofyzik Petr Kulhánek. Takový teleskop se nemůže dívat kamkoliv, ale pouze do zenitu – lidově řečeno nad sebe, jakoby stále do jednoho bodu. Naštěstí se s ním i tak dá zkoumat víc, než jen jedno místo na obloze.

„V Arecibu vyvinuli zvláštní systém, kdy se detektor, který je v ohnisku, nachází v pohyblivé kabině a ta kabina se pohybuje v takzvané ohniskové ploše. Tím umožňuje radioteleskopu dívat se do různých částí oblohy kolem zenitu. Je to ale samozřejmě něco za něco. My vidíme na Arecibu plus mínus 20 stupňů od zenitu za cenu toho, že se při tom pozorování nevyužívá celá plocha radioteleskopu. Využívá se jen menší část, která je dána tím, kam ta kabina zrovna míří na kulovou plochu radioteleskopu. Největší výhodou radioteleskopů, které pokrývají celá údolí, je samozřejmě jejich sběrná plocha, protože tak velká sběrná plocha nemůže být učiněna pohyblivou. U těch klasických pohyblivých radioteleskopických mís na stožárové konstrukci něco podobného není možné.“

Detail antény radioteleskopu v portorickém Arecibu

Radioteleskop v Arecibu by měl být v horizontu několika let co do rozměrů i co do výkonu překonán už zmíněným novým radioteleskopem v Číně.

Čínský radioteleskop FAST se teprve začal stavět, jeho budoucí technické parametry jsou však už docela dobře známé. A ví se, že budou unikátní.

Říci podrobně, co vědci od nového obřího radioteleskopu v Číně očekávají by asi bylo složité. Pro zajímavost si na závěr povězme, co od něj čekají Číňané. Určitě si už nějaké objevy naplánovali.

Plány jsou to pozoruhodné, uvidíme jak se je podaří naplnit. V první řadě je nutné, aby se přístroj podařilo zprovoznit podle plánu. Nechme se tedy překvapit. O projektu radioteleskopu FAST hovořil Petr Kulhánek z Katedry fyziky Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze.

Vysíláno v Planetáriu č. 38/2010, 18. - 24. září.
Přepis: NEWTON Media, a.s., redakčně upraveno.
Kompletní rozhovor si poslechněte ZDE (22:46).

autoři: frv , Petr Kulhánek
Spustit audio