:: ÚVOD
   :: IBT
   :: IAN 1-50
   :: IAN 50-226
   :: IAN 227-500
   :: RÁDIO
   :: PŘEKVAPENÍ
   :: BÍLÝ TRPASLÍK
   :: ASTRONOMICKÝ FESTIVAL
   :: BRNĚNSKÝ FOTOVÍKEND
   :: SOFTWARE

Mozilla Firebird - WWW BROWSER

Macromedia Flash - Vektorová grafika

Adobe Acrobat Reader - Prohlížee PDF souboru

 

271. vydání (17.8.2000 )

 Také je vám tak neuvěřitelné vedro? U nás v redakční kanceláři, které v těchto dnech přezdívám kremační pec, se drží až neuvěřitelně konstantní teplota 25 stupňů Celsia. Ve dne v noci přitom z okolních stěn, podlahy i stropu sálá tak nepříjemné teplo, že jsem párkrát dostal skutečný strach, abych z toho všeho nedostal úpal. Počasí je skutečně zvláštní, v květnu a červnu nečekaný příchod léta, který v červenci kompenzovala řada deštivých dní doprovázených menšími povodněmi, do toho počátkem srpna rozsáhlé krupobití na severní Moravě… Nezbláznila se matka příroda? A nebo -- jako nevěřící si to mohu dovolit -- nedej bůh, nepominula se naše planeta z té věčné globalizace? V tomto případě globálního oteplení? Říká se přece, že tento jev v jednotlivých lokalitách přinese především nebývalé výkyvy počasí… Ostatně onehdá jsme o tom slyšel hovořit ve "21" dva odborníky. Bývalého ministra životního prostředí Bedřicha Moldána a meteorolog Vladimíra Seiferta. První z nich zastával názor, že globální oteplování je věc prokázaná a lze na jeho účet připsat řadu dokonce i místních pohrom -- jako například povodně v roce 1997. Oponent naopak tvrdil, že jde sice o reálné nebezpečí, avšak nikdo jeho existenci dosud věrohodně neprokázal. I já se kloním k témuž názoru. Za těch několik roků, co vycházejí naše noviny, jsme už narazil na řadu zpráv, které toto potenciální tepelné kataklyzma jak vyvracely, tak naopak neochvějně dokládaly. Pokud si tedy sundáme růžové brýle všezaklínající ekologické propagandy, musíme chlapácky přiznat, že stav spíše nerozhodný. Ovšem pozor, tím nechci říci, že máme zůstat v ledovém klidu! Možná se totiž nacházíme v pomalu se rozjíždějícím autobusu, kterému nefungují brzdy. Zatím pohodlně sedíme a obdivujeme výhled do okolní krajiny. Jízda se však bude čím dál tím víc zrychlovat a dole pod kopcem nás rozhodně nepotká nic milého. Chci tím říci, že bychom neměli brát problém globálního oteplení na lehkou váhu, ale na druhou stranu by se pro nás nemělo stát jakýmsi zaklínadlem. Pokud skutečně sedíme v sebevražedném autobusu, můžeme ho stále ještě společnými silami ubrzdit. Můžeme z něj také pohodlně vyskákat a nebo ho můžeme nasměrovat do protisvahu. Můžeme ale také zjistit, že autobusu brzdy vůbec neselhaly a že se jenom zbláznil řidič.

Jiří Dušek

 

 

 

2006: Praha středem hvězdářského světa

Kongres Mezinárodní astronomické unie v roce 2006 bude po 39 letech v Praze. Naše republika tak pohostí to nejvýznamnější setkání všech astronomů na této planetě!

 Astronomové cítili potřebu mezinárodní spolupráce patrně nejdříve ze všech přírodovědeckých disciplín. Již koncem 18. století se v Gótě domlouvali na program hledání hypotetické planety mezi Marsem a Jupiterem a v 19. století započaly další velké výzkumné projekty při sledování Slunce, vyměřování geoidu Země, sledování zemské rotace, precese a nutace, průzkumu Arktidy a Antarktidy (Mezinárodní polární rok) a fotografickém mapování hvězdné oblohy (Carte du Ciel, 1887).

Slibně se rozvíjející spolupráci vážně narušila I. světová válka a tak až v poválečné euforii došlo již roku 1919 k ustavení International Astronomical Union (IAU). Československo se připojilo hned v roce 1922 a v roce 1928 byl jedním z místopředsedů IAU zvolen tehdejší ředitel Státní hvězdárny ČSR prof. Frantisek Nušl (1867-1951).

IAU byla tehdy poměrně výlučnou mezinárodní vědeckou společností s velmi vysokou společenskou prestiží. Valná shromáždění (kongresy) se konaly s výjimkou období II. světové války v pravidelných tříletých intervalech v metropolích především velkých evropských zemí za účasti prezidentů, monarchů či jiných státních činitelů na zahajovacích ceremoniálech.

IAU vskutku vykonala velmi mnoho záslužné práce při koordinaci výzkumu blízkého i vzdáleného vesmíru a pružným zřizováním vědeckých komisí, jež se věnovaly aktuálním problémům astronomie od Slunce přes Měsíc a planety, meziplanetární látku až po hvězdy, hvězdné soustavy a cizí galaxie, značně posílila své odborné i organizační renomé.

Od samého počátku až dosud si IAU uchovává zásadu individuálního přijímání členů, jimiž se až na vzácné výjimky mohou stát pouze astronomové, kteří dosáhli minimálně vědecké hodnosti PhD. (u nás CSc. nebo Dr.) a mají astronomii jako hlavní povolání. Pro členství v IAU musí být doporučeni buď Národním astronomickým komitétem nebo předsedou některé z komisí IAU. Počet členů se zprvu pohyboval kolem několika set, ale po II. světové válce a zejména po rozmachu kosmonautiky začal exponenciálně narůstat a nyni se už pomalu blíží 10 tisícům.

Proto byly před několika roky ustaveny sekce IAU, jichž je toho času 11 a jež zastřešují práci 40 vědeckých a organizačních komisí. K těm organizačním patří zejména velmi důležitá komise pro astronomické telegramy, ale též komise pro vyučování astronomie i výměnu astronomů či ochranu astronomických pozorovacích stanovišť.

V IAU vykonali velkou vědeckou i organizační práci koryfejové světové astronomie dvacátého století, jako například holandský astronom prof. Jan H. Oort (1900-1992), arménský astrofyzik akademik Viktor A. Ambarcumjan (1908-1996), anglický teoretik Sir Arthur Eddington (1882-1944), Američan Fred L. Whipple (1906) a mnozí další světově proslulí specialisté. Z našich astronomů dosáhl nejvyššího postavení v IAU Doc. Luboš Perek (1919), jenž byl zatím jako náš jediný astronom zvolen v roce 1967 generálním sekretářem IAU a vedl si v této funkci znamenitě. Kromě již zmíněného prof. Nušla se posléze stali místopředsedy IAU ještě ředitel Astronomického ústavu ČSAV Dr. Bohumil Šternberk (1897-1983) a přední slovenský astronom Prof. Ľubor Kresák (1927-1994). Relativně nejlepší zastoupení v orgánech IAU jsme měli právě v době před XIII. valným shromážděním IAU, jež se uskutečnilo v Praze v srpnu 1967 při příležitosti inaugurace ondřejovského dvoumetrového reflektoru. Prezidentem IAU byl tehdy význačný belgický astrofyzik Prof. Pol Swings a při přípravě kongresu sehrál velmi významnou roli tehdejší vedoucí ondřejovské skupiny stelárního oddělení Dr. Miroslav Plavec (1925).

Pražského kongresu se účastnilo na 2000 astronomů a jejich doprovodu. Například náš krajan prof. Zdeněk Kopal (1914-1993) si tehdy z Manchesteru do Prahy přivezl jak manželku a tři dcery tak i nastávajícího zetě, jelikož při příležitosti kongresu provdal dceru Zdeňku v chrámu sv. Víta. Tehdejší režim to chápal jako antiateistickou provokaci, takže v dalších desetiletích prof. Kopal marně žádal o vstupní víza do republiky.

Období normalizace po potlačení Pražského jara se bohužel značně podepsalo i na mezinárodní spolupráci našich astronomů v rámci IAU, takže předchozí výtečnou pozici jsme postupně ztráceli. Pochopitelně k tomu přispěl i odchod skoro celé první garnitury naší tehdejší astronomie do zahraničí (M. Plavec, Z. Švestka, Z. Sekanina, F. Link, L. Kohoutek, M. Blaha, J. Pachner, A. Hruška, Z. Kvíz, I. Hubený). Právě tito odborníci zastávali v IAU i nadále řadu významných funkcí, ale již s cizokrajnými afiliacemi.

Teprve po převratu v roce 1989 se převážně již nová generace našich astronomů snaží dohnat nezaviněné zpoždění a v mnoha směrech se jí to zřetelně daří. Nejnovější důkaz je starý sotva pár hodin: z právě probíhajícího XXIV. Valného shromáždění IAU v Manchesteru přišla skvělá zpráva, že Česká republika byla vybrána jako pořadatel XXVI. Valného shromáždění IAU v srpnu 2006 -- po 39 letech a 13 kongresech se Praha opět stane na bezmála dva týdny hlavním městem světové astronomie.

Jiří Grygar
 

Upgrade Hubbla

Skupina nadšenců -- vědců, inženýrů i techniků amerického raketoplánu, věří, že lze poměrně nenáročným způsobem zvětšit průměr zrcadla Hubblova kosmického dalekohledu na celých osm metrů. Bláznivá myšlenka? Nikoli!

 Tuším, že Švejk hovoří o jednom bláznivém muži, který se domníval, že uprostřed Země leží druhá planeta, která je větší než ta naše. Tak nějak mohou na první pohled vypadat plány na zásadní rekonstrukci jedné z nejlepších kosmický laboratoří, dosud téměř posvátného Hubbla. Jeho hlavní sběrnou plochou je už přes deset roků zrcadlo o průměru jen o něco větší než dva metry. Dvacáté narozeniny však může dalekohled oslavit už jako osmimetr. "Hubblův kosmický dalekohled by se zrcadlem o průměru osm metrů dokázal sledovat planety o velikosti Země u hvězd do vzdálenosti kolem třiceti světelných roků," praví se ve zcela seriozní studii organizované pracovníky Johns Hopkins Univerity. Dokonce by mohl provést jednoduché ohledání spektra těchto objektů a tedy například zjistit přítomnost volného kyslíku.

Vylepšený Hubble, označovaný HST10x, samozřejmě sehraje důležitou roli i v celé řadě dalších aplikací -- například by se podíval do doby, kdy ve vesmíru teprve vznikaly galaxie. S velkým zrcadlem by také dokázal sledovat cefeidy -- vynikající indikátory vzdáleností -- až 100 milionů parseků daleko. Tedy pětkrát dál než dnes. (1 parsek = 3,26 světelného roku.)

Výpočty naznačují, že by měl oproti současnosti o dvě a půl magnitudy lepší dosah a více než šestkrát lepší úhlovou rozlišovací schopnost. Například obdobu známého "hlubokého pohledu", na jehož pořízení musel exponovat totéž políčku během deseti dní po 150 oběhů kolem Země, bude potřebovat nejvýše několik hodin. "Je přitom evidentní, že rozšíření HST na osmimetrový dalekohled je proveditelné a nepříliš nebezpečné, jak se původně myslelo, a bude stát jenom polovinu ceny nové, stejně veliké observatoře."

K rekonstrukci, která samozřejmě není bez špetky rizika, se může přistoupit až po uplynutí dnes plánované aktivní dráhy družice, kolem roku 2010. Klíčem k úspěchu je rozkládací, lehké kruhové zrcadlo vyrobené například z nepoužitého disku pro Very Large Telescope na chilské hoře Paranal. Sklo by se upravilo na tloušťku pouhé dva milimetry a jeho správný tvar by poté zajistilo několik tisíc řízených servomotorků. "Ovládat pět tisíc čidel bude samozřejmě komplikované, ale na druhou stranu zajistí dostatečnou kontrolu vlnoplochy a v případě sekundárního zrcadla i souosost," říká se v publikované zprávě.

 Před instalací nové zrcadla astronauti nejdříve sérií malých explozí oddělí dnešní tubus (někde nad dvojicí slunečních panelů) od zbytku observatoře. Poté instalují nový štít, zrcadlo a vymění vědecká zařízení. Celá rekonstrukce si vyžádá nejméně čtyři výstupy do kosmického prostoru, jednotlivé úkony opravářů se však nebudou lišit od úkolů, které se plánují při stavbě Mezinárodní kosmické stanice.

Po přestavbě zhruba o jeden a půl tuny vyšší hmotnost observatoře však zřejmě poněkud ovlivní stabilitu na oběžné dráze a také její navádění na cíl. Především několik hledáčků bude mít oproti současnosti menší zorné pole. Dalekohled se bude na vybrané objekty natáčet poněkud pomaleji a navíc vzroste jeho brždění o řídké vnější vrstvy zemské atmosféry. Druhý handicap by snad mohl vyřešit malý, iontový motorek.

Tým řady odborníků tudíž celou, na první pohled divokou rekonstrukci považuje za proveditelnou. Navíc

  • Hubblův současný tubus lze snadno odstranit, aniž bychom poškodili zbytek observatoře.
  • Experti na lety raketoplánu považují výstupy do kosmického prostoru za přijatelné.
  • Z projektu Velmi velkého dalekohledu jsou k dispozici tři skleněné disky o průměru 8,2 metru, jejichž využití značně zredukuje nezbytný čas i cenu i případné riziko neúspěchu.
  • Navýšená hmotnost observatoře a také posun těžiště zhruba o 1,25 metru je stále ještě v mezích únosnosti současného kontrolního systému.
  • Dynamika nové observatoře je přijatelná.
  • Dopad na tepelné poměry je minimální, pouze dvojice slunečních baterií bude pracovat v prostředí asi o dvacet stupňů teplejším.
  • Hubblovy jemné navigační senzory zvládnou v nové konfiguraci sledovat vybrané cíle, pouze se výrazně omezí jejich zorné pole.
  • Zvýšené brždění o řídkou atmosféru si vyžádá periodické zásahy raketoplánu nebo připevnění menšího raketového systému.
"Design, vývoj a konstrukci jednotlivých komponentů půjde zvládnout během pěti až devíti roků, v závislosti na finančních prostředcích i dříve," hovoří se ve studii. "Celková cena přitom bude výrazně nižší než polovina ceny nové observatoře."

Zbývá tedy překonat jediný problém: naprostý nezájem. NASA na zajímavé studii nijak nespolupracovala a v dlouhodobých plánech možná přestavba dalekohledu také nijak nefiguruje. Agentura všechny své síly (a peníze) věnuje Kosmickému dalekohledu nové generace (NGST), který se do vesmíru vydá někdy po roce 2007.

Šance na změnu postoje jsou minimální. Navíc existuje i řada hlasů proti: Například v době, kdy by Hubble mohl dostat nové zrcadlo, bude řada jeho kritických komponentů za hranicí životnosti. V roce 2010 budou staré skoro tři desetiletí! Cena za jeho přestavbu, včetně výměny klíčových dílů, tak vyskočí na 400 až 500 milionů dolarů, což značně snižuje atraktivitu celého projektu. Otázka, do kterého hnízda vložíme omezené zdroje peněz, zda do stavby nové, elegantní observatoře, nebo opravy stárnoucího dalekohledu, je tak zatím zodpovězena.

Jiří Dušek
Zdroj: HST10x Group a další
 

Jména pro nové Uranovy měsíce

Minulý rok nám přinesl objev hned čtyř nových měsíců planety Uran. Zatímco jeden z nich ještě stále čeká na potvrzení nálezu, zbylé tři již dostaly svá jména.

 První dva souputníky Uranu objevil jako hvězdičky čtrnácté velikosti slavný astronom William Herschel v roce 1787 -- šest let poté, co nalezl samotný Uran. Tyto dva měsíce s poloměrem téměř osm set kilometrů dostaly sličná jména Oberon a Titánia, podle Shakespearovy komedie "Sen noci svatojánské". Přejete-li si je spatřit na vlastní oči, měli byste mít na paměti, že je k tomu zapotřebí dalekohled o průměru objektivu minimálně dvacet centimetrů.

Další dva měsíce Uranu odhalil jiný William, tentokrát Lassell v roce 1851. Ten se při jejich pojmenovávání nechal inspirovat postavami z básně "Utopená kadeř" Alexandra Popeho, a tak dostaly jména Umbriel a Ariel. Uranovu čtyřku souputníků doplnil v roce 1948 Gerard Kuiper o měsíc s názvem Miranda. Jméno dostal podle další postavy ze Shakespearova díla, tentokrát z dramatu Bouře.

Tím ale nastal astronomům z pozemských observatoří v objevování měsíců vzdáleného Uranu utrum. Opravdovou žeň objevů totiž rozpoutala až sonda Voyager 2, která si v lednu roku 1986 dala s Uranem rande. Její zásluhou přibylo do seznamu hned deset nových měsíců.

Planetární odborníci však z této patnáctky neměli příliš velkou radost. Ne snad proto, že by jich bylo málo, ale z toho důvodu, že u všech velkých planet (Jupitera, Saturna i Neptuna) byly známy dva typy měsíců. První se pohybují po stabilních drahách poblíž rovníku mateřské planety, avšak ti druzí obíhají ve velmi skloněných a protáhlých trajektoriích. A právě taková rodinka vnějších satelitů nebyla u Uranu do té doby známa. První patnáctka uranových měsíců se totiž pohybuje přibližně po kruhových drahách ve vzdálenosti 50 až 600 tisíc kilometrů od planety.

Očekávaný objev uskutečnili až v září roku 1997 astronomové Brett Gladman a Philip Nicholson (Canadian Institute for Theoretical Astrophysics) s pomocí Haleova dalekohledu o průměru pět metrů na hoře Mt. Palomar. Ti objevili hned dva satelity (byly pojmenovány Kalibán a Sycorax podle postav z Shakespearovy hry Bouře), které mají velikost jen šedesát a sto dvacet kilometrů. První z nich se dle propočtů pohybuje po přibližně kruhové dráze, sedm milionů kilometrů od planety. Jasnější Sycorax opisuje výstřednou elipsu s průměrnou vzdáleností dvanáct milionů kilometrů, od Uranu se však vzdaluje až na 18 milionů kilometrů. Díky ohromné, asi stokrát větší vzdálenosti od mateřské planety, než jaká je známa u měsíců vnitřní rodiny, mohli astronomové oba nově objevené satelity směle zařadit do vnější skupinky Uranových oběžnic.

Párek dvou nově objevených měsíců však nezůstal dlouho sám. O další přírůstek se již v květnu 1999 zasloužil Erich Karkoschka (Planetary Lab of The University of Arizona) -- u nás známý jako autor povedeného Astronomického atlasu hvězdné oblohy. Způsob jeho objevu byl však poněkud netradiční. Karkoschka totiž nalezl nový Uranův měsíc při srovnávání sedmi snímků, které v lednu roku 1986 pořídila již zmíněná sonda Voyager 2 se snímky jednotlivých měsíců zhotovených Hubblovým kosmickým dalekohledem. Proto také dostal tento asi čtyřicetikilometrový trpaslík, vzdálený od planety 75 tisíc kilometrů, předběžné označení S/1986 U 10. Na ověření objevu se však stále čeká a tak ještě nemá žádné přiléhavé jméno.

To se však nedá říci o dalších třech asi 20 kilometrových satelitech, které obohatily párek vnějších měsíců Uranu loni v červenci. O jejich objev se zasloužili astronomové Kavelaars, Gladman a Holman využívající tříapůlmetrový francouzsko-havajský dalekohled na Mauna Kea. V anglickém Manchesteru se totiž právě rozhodlo o jejich zatím provizorních jménech, která jsou opět inspirována Shakespearovým dramatem Bouře. Pojďme si tedy nové přírůstky do planetárních encyklopedií představit:

  • Prospero (S/1999 U 3) od Uranu je průměrně vzdálen 16 miliónů kilometrů a jeho oběh trvá asi 5,33 let. V Bouři je Prospero mocným kouzelníkem, který ovládne Ariela (toto jméno už znáte, že?).
  • Setebos (S/1999 U 1) má nejvíce excentrickou dráhu, která se mění v rozsahu od 8 do 27 miliónů kilometrů v periodě 6 let. Setebos, bůh Sycoraxu, je zmíněn hned v několika Shakespearových hrách.
  • Stephano (S/1999 U 2) oběhne Urana jednou za dva roky v průměrné vzdálenosti osmi miliónů kilometrů. Stephano vystupuje jako číšník na Arielově lodi, Stephano a Caliban naplánovali zavraždění Prospera.
Pavel Gabzdyl
Zdroj: Sky and Telescope News a další
 

Dvě století infračervené astronomie

Infračervená astronomie je vzrušující, neboť vesmír je plný vlažné energie. E. Margaret Burbidgeová (1973)

 Praotec William Herschel
V roce 1800 uskutečnil britský astronom Sir William Herschel (1738-1822) znamenitý pokus, když rozložil sluneční světlo hranolem a do jednotlivých barevných pásem vložil sadu rtuťových teploměrů. Teploměry vykazovaly po ustálení různé teploty, které stoupaly k červenému konci spektra. Herschela geniálně napadlo zkusit proto změřit teplotu i za tmavočerveným okrajem slunečního spektra a s úžasem zjistil, že právě tam ukazuje teploměr nejvyšší hodnoty.

Poprvé tak prokázal, že existuje sluneční záření za hranou červené barvy, které dostalo název infračervené. Dříve než se budeme věnovat důsledkům tohoto epochálního objevu, který leží poněkud ve stínu předešlých Herschelových ryze astronomických úspěchů, všimněme si krátce osobnosti Williama Herschela, neboť je málo známo, že jeho předkové pocházejí z Moravy.

Sám jsem se to dozvěděl nepřímo díky svému účinkování v televizním seriálu Slovenské televize Okna vesmíru dokořán v roce 1988. Tehdy jsme do vysílání připravili již 23. pokračování, pojednávající o dvojhvězdách, jež jsem na přání scénáristy dr. Vladimíra Železného zahájil praotcem Williamem Herschelem, neboť to byl právě on, kdo se zasloužil o rozpoznání prvních vizuálních dvojhvězd. Brzy po vysílání mi napsala divačka z Ostravy, že podle předválečné ročenky Církve bratrské pochází rod Herschelů z obce Heršpice poblíž Slavkova u Brna, což mi na první pohled připadalo naprosto nepravděpodobné, jelikož jsem věděl, že sám William Herschel se narodil v německém Hannoveru.

Shodou okolností však do vlasti přijel po převratu prof. Zdeněk Kopal, sám světový odborník na těsné dvojhvězdy, a když jsem se mu o té zprávě zmínil, prohlásil, že to je určitě pravda a po návratu do Velké Británie mi poslal kopii obsáhlé studie o Williamu Herschelovi, jež vyšla v Transakcích Královské astronomické společnosti tuším v roce 1912 -- tam se o moravském původu rodu Herschelů hovoří explicitně. Další zdroj je domácí -- autorka Paulina Šafaříková v Knihovně přátel oblohy (Praha, 1900) napsala mj.: "Rodina Herschelova žila na začátku 17. století na Moravě... Pronásledování jinověrců donutilo ji však, by opustila vlast. Rodina Herschelova uchýlila se do blízkého Saska. Vilémův děd Abraham byl zahradníkem v Drážďanech. Jeho nejmladší syn Issak přesídlil roce 1731 do Hannoveru, kde se mu roce 1738 narodil syn Vilém."

Když tedy shrnu dostupné informace ze všech zmíněných pramenů, vychází odtud, že v obci Heršpice žila rodina Jelínků a jako protestanti byli vskutku persekvováni, což řešili nejprve odchodem do luteránského Saska. Tam se z Jelínků stali Hirschlové a později po přesídlení do Hannoveru Herschelové. Budoucí slavný hvězdář Wilhelm Friedrich uprchl v 17 letech do Anglie, aby se tak vyhnul vojenské službě -- technicky vzato se stal zběhem. Po příchodu do Anglie využil svého velkého hudebního nadání a živil se jako varhaník a hudební skladatel; nakonec to dotáhl na královského kapelníka! Jeho hlavním zájmem však byla astronomie. Vypráví se, že při koncertech, jež dirigoval, využíval dlouhých potlesků a přestávek k tomu, aby na střeše koncertní síně pozoroval hvězdy.

 Herschelovou věrnou pomocnicí se v roce 1772 stala sestra Karolina, která ho dokonce i krmila rukama, když brousil zrcadla pro své stále dokonalejší dalekohledy, aby totiž jídlem neztrácel drahocenný čas. Herschel jí věnoval menší dalekohled, aby mohla pozorovat oblohu v době, kdy sám bude zaneprázdněn, a to byl vynikající dárek: Karolina jím objevila svou první kometu v roce 1786 a celkem za pouhých 11 let nalezla osm komet. Herschel sám se -- jak známo -- proslavil v roce 1781, když při prohlídce oblohy nalezl 13. března v souhvězdí Blíženců neznámé těleso, které sice zpočátku mylně považoval za kometu, ale o němž se brzy zjistilo, že jde o novou planetu.

Herschel ji takticky nazval Georgium Sidus, tj. Hvězda (krále) Jiřího a tento tah se mu vyplatil. Král Jiří III. mu stanovil zvláštní apanáž, takže od té doby se Herschel mohl věnovat astronomii naplno a pilně dále studoval oblohu. Zasloužil se o první přibližnou představu o struktuře Mléčné dráhy a především rozpoznal a sestavil první katalog vizuálních dvojhvězd.

Teprve po své padesátce se William Herschel oženil a v roce 1792 se mu narodil syn John, který pak kráčel v otcových šlépějích a stal se neméně proslulým astronomem, když zejména rozšířil otcovy katalogy o pozorování objektů na jižním nebi při svém pobytu v Jižní Africe. Byl též průkopníkem fotografie; jemu vděčíme i za termíny pozitiv a negativ. Rod Herschelů proslavil i Johnův syn William James Herschel, který se narodil roku 1838 a jako jedenadvacetiletý mladík za pobytu v Bengálsku objevil daktyloskopii -- využití otisků prstů k identifikaci osob. (Mezitím se roku 1850 narodil v Hodoníně Tomáš Masaryk, jenž právě v Heršpicích přestoupil ještě jako vysokoškolák na evangelickou víru, což připomíná nápis v místním kostele.)

 Fyzikální podstata infračerveného záření
Zatímco černá tělesa se vyskytují v pohádkách a vědeckých pracích, reálný svět nic takového neobsahuje. David A. Allen: Infrared -- the new astronomy, Shaldon (1975).

Maxwellova teorie elektromagnetického záření uveřejněná bezmála tři čtvrtě století po Herschelově objevu umožnila fyzikům pochopit, že mezi opticky viditelným světlem a Herschelovým infračerveným zářením existuje těsná souvislost; oba typy záření se liší pouze vlnovými délkami a ovšem i fyzikálními účinky -- právě proto Herschel uspěl s obyčejným teploměrem.

Přesně o sto let po Herschelovi formuloval Max Planck (1858-1947) svůj slavný vzorec pro rozložení záření černého tělesa, jehož jediným proměnným parametrem byla právě teplota zářícího objektu. Průběh Planckových křivek ukázal, že množství vysílaného záření závisí dokonce na 4. mocnině absolutní teploty, a že spektrální rozložení záření se přesouvá k delším vlnovým délkám pro chladnější objekty. Jestliže povrch Slunce vyzařuje při teplotě 5700 K maximum energie ve žlutozelené optické části spektra pro vlnové délky slabě nad 500 nm, tak člověk o teplotě 310 K září nejvíce v pásmu slabě nad 9 mikrometrů -- tedy právě v infračerveném spektrálním oboru.

Z astronomického hlediska je tedy infračervené záření mimořádně výhodné pro studium objektů, jejichž teploty nedosahují 4000 K, což jsou jednak všechny červené hvězdy, dále pak hnědí trpaslíci, planety, planetky, komety a chladná složka meziplanetárního prachu a plynu, podobně jako obří molekulová mračna a další objekty v mezihvězdném a meziplanetárním prostoru.

Rozvoj infračervené astronomie
Žádný infračervený astronom není hoden svého jména, dokud nevykonal, co je třeba při uvolnění ledové zátky v hrdle Dewarovy nádoby dříve, než tato exploduje. David A. Allen: Infrared -- the new astronomy, Shaldon (1975).

Běžné optické dalekohledy se v principu docela dobře hodí pro infračervená měření, zvláště pokud se neskládají z čoček, nýbrž ze zrcadel. Nároky na kvalitu optických ploch jsou s ohledem na delší vlnovou délku infračerveného záření menší, než když pozorujeme ve viditelném světle. Jelikož však lidské oko není v infračerveném pásmu citlivé a běžné fotografické emulze byly citlivé zejména v modrém spektrálním pásmu, nezbylo astronomům na počátku XX. století než experimentovat s tepelnými čidly, tj. zejména jednoduchými termočlánky, jež dokázaly díky ohřevu infračervenými paprsky měnit své elektrické vlastnosti.

Taková zařízení nebyla přirozeně nijak zvlášť citlivá, takže první praktické výsledky získali E. Pettit a S. Nicholson až ve 20. letech dvacátého století v ohnisku 2,5m reflektoru na Mt. Wilsonu, když dokázali termočlánkem měřit teploty planetárních povrchů a infračervené záření hvězd až do 7 mag. Teprve v polovině století byly vyvinuty speciální fotografické emulze citlivé až do vlnové délky 1,2 mikrometrů, ale to hlavní měla astronomie před sebou.

V roce 1961 zavedl americký astronom F. Low do praxe germaniový bolometr dopovaný galiem a chlazený na teplotu kapalného hélia (4 K), čímž astronomie získala širokopásmový (1-100 mikrometrů) detektor s dostatečnou citlivostí. Od té doby bylo jasné, že pro kvalitní infračervená pozorování je třeba detektor chladit speciální kryogenní technikou, minimálně na teplotu kapalného dusíku (79 K), ale ještě lépe na teploty blízké absolutní nule -- jedině tak lze potlačit nepříjemný tepelný šum atmosféry, vlastního dalekohledu a ovšem i samotného pozorovatele.

Další generaci detektorů vyvíjeli mezitím za vysokého utajení vojáci, když se ukázaly přednosti infračervených konvertorů pro noční vidění resp. detektorů tepelného záření motorových vozidel a zejména vojenských raket. Infračervené přístroje snadno odhalí dobře zamaskovaný tank i několik hodin po vypnutí motoru a neunikne jim žádná raketa, neboť tepelné záření výkonného raketového motoru nelze žádným způsobem zakrýt.

S určitým zpožděním se však uvolňovalo utajení, a tak se detektory začaly využívat i v civilním životě -- astronomové zde vždy hráli prim. Tepelné detektory typu termočlánků a bolometrů mají při provozu mnoho nevýhod, takže astronomové s chutí sáhli po daleko výhodnějších kvantových detektorech, které k detekci využívají vnitřního fotoelektrického jevu. To znamená, že čidla pohlcují jednotlivé fotony infračerveného záření, čímž se mění elektronová resp. děrová vodivost detektoru. Vzniklý elektrický proud lze dostatečně zesílit a je úměrný intenzitě dopadajícího infračerveného záření.

Kvantové detektory I. generace nebyly příliš citlivé -- tvořily je katody PbS resp. InSb. Výhodnější byly germaniové detektory II. generace s rozličnými příměsemi, ale suverénně první místo nedávno obsadily trojné sloučeniny HgCdTe III. generace, z nichž se v poslední době daří sestavovat i obdélníkové nebo čtvercové matice (obdobné čipům CCD pro optické pásmo).

Propustnost zemské atmosféry
Z praktického pozorovacího hlediska se celý široký obor infračerveného záření s vlnovými délkami od 0,75 mikrometrů do 1 mm rozděluje na několik základních pásem:

PásmoRozsah vlnových délek
[mikrometry]
Blízké infračervené0,75 - 5
Střední infračervené5 - 30
Daleké infračervené30 - 300
Submilimetrové300 - 1000

Jakmile se počal spektrální rozsah infračervených detektorů protahovat nad 1,6 mikrometrů, astronomové začali mít problémy s vyzařováním a propustností zemské atmosféry v infračerveném oboru. Zatímco pozorování pod zmíněnou hranicí je relativně snadnější než v optickém oboru a k měření lze využít i denních hodin před západem či po východu Slunce (palomarský pětimetr tak zvýšil své využití bezmála o polovinu původního pozorovacího času), nad touto hranicí existují jen užší či širší "okna" a od středního pásma velmi vadí vlastní tepelné záření samotné atmosféry.

Propustnost atmosféry pro infračervené záření výrazně kolísá podle okamžitého množství vodní páry v troposféře, a tak v našich zeměpisných šířkách lze infračervenou astronomii úspěšně provozovat pouze na Skalnatém plese či Lomnickém štítu, jelikož minimální požadovaná nadmořská výška činí 1660 m n. m. Ještě horší je to v nižších zeměpisných šířkách kolem 30 stupňů, kde se spodní hranice posouvá až na 2700 m n. m. Z tohoto hlediska lze pozemní infračervené observatoře stavět vlastně výhradně na sopce Mauna Kea na Havajských ostrovech ve výši 4200 m n. m., popřípadě v Arizoně (Mt. Graham; 3185 m n. m.).

Velmi dobré vyhlídky pro rozvoj infračervené astronomie však nabízí Antarktida -- terén má velkou nadmořskou výšku, vzduch je mimořádně suchý, o chlazení detektorů se skoro nemusíte starat a za dlouhé polární noci lze konat nepřetržitá pozorování. Nejnověji se seriózně uvažuje o vybudování dálkově řízené submilimetrové observatoře v poušti Atacama v Chile ve výši 5000 m n.m. do konce příštího desetiletí. Je však zřejmé, že pro opravdové otevření infračerveného okna do vesmíru je zapotřebí dostat aparatury ještě podstatně výše.

To se nejlépe zdařilo ve Spojených státech, kde pro tyto účely upravili roku 1974 vojenský transportní letoun na Kuiperovu létající observatoř (KAO), vybavili ho infračerveným dalekohledem s 0,9m zrcadlem a provozovali v letové výši přes 12 km až do roku 1995. To jim umožnilo sledovat i celé střední infračervené pásmo dokonce bezmála do 40 mikrometrů.

NASA nyní chystá do provozu létající observatoř SOFIA se zrcadlem o průměru 2,5 metru na palubě upraveného obřího dopravního letadla B-747, která má začít fungovat od roku 2001 v letové výšce 14,5 km a měla by pracovat po dobu 20 let (jde ovšem o investici ve výši půl miliardy dolarů!).

Umělé družice pro infračervenou astronomii
Teoreticky by samozřejmě bylo možné využít pro infračervená pozorování v dalekém infračerveném a submilimetrovém pásmu stratosférické balóny a sondážní rakety, ale praktické obtíže s tím spojené byly jen zčásti překonány. Nicméně díky sondážním raketám se v 70. letech dvacátého století podařilo přehlédnout celou oblohu v spektrálních pásmech od 4 do 27 mikrometrů. Relativně nejlepším -- leč i daleko nejdražším -- řešením otázky, jak otevřít celé infračervené okno vesmíru dokořán, se proto staly umělé družice. Paradoxně však ani na oběžné dráze kolem Země není dost chladno, takže i tyto přístroje (detektory určitě; optiku dle možností) je třeba chladit kapalným či tuhým dusíkem anebo heliem.

 Dusíkové chlazení se použilo pro infračervenou kameru a spektrograf NICMOS na palubě Hubblova teleskopu, ale pro tepelný zkrat byla užitečná provozní doba zařízení omezena na 1,5 roku místo plánovaných 5 let. Zcela zdárně se problém podařilo vyřešit skupině odborníků z Velké Británie, USA a Holandska, když roku 1983 odstartovala unikátní družice IRAS s 0,6m zrcadlem a detektory chlazenými kapalným héliem. Do odpaření hélia po dobu 10 měsíců družice uskutečnila opakovanou přehlídku 95 % oblohy ve spektrálních oborech od 8,5 do 120 mikrometrů a nalezla tak na čtvrt milionů bodových zdrojů infračerveného záření. Ještě větším úspěchem skončil projekt Evropské kosmické agentury ISO se stejně velkým zrcadlem. Družice byla vypuštěna koncem roku 1995 a nesla aparaturu pro pásma od 2,5 do 240 mikrometrů. Vynikající héliový kryostat umožnil bezchybnou práci družice až do dubna roku 1998, takže na Zemi bylo přeneseno celkem 1 TB údajů, které jsou nyní k dispozici v internetovém archivu.

NASA připravuje 0,85m zrcadlo pro družici SIRTF, jež by měla odstartovat roku 2002. Půjde o poslední ze série tzv. velkých observatoří, z nichž tři už ve vesmíru pracují (HST od roku 1990, Compton od roku 1991 do května 2000; Chandra od léta 1999).

Přínos infračervené astronomie
Z fyzikálního hlediska je zřejmé, že infračervená měření mají nezastupitelnou cenu pro studium chladných hvězd, hnědých trpaslíků, planet včetně extrasolárních, planetek a komet. Delší vlnová délka v porovnání s viditelným světlem umožňuje získávat kvalitní údaje pro oblasti zaprášené či zakryté molekulovými mračny v mezihvězdném prostoru. K tomu pak přistupují téměř nekonečné možnosti infračervené spektroskopie.

V infračerveném a submilimetrovém pásmu lze totiž pozorovat nejenom čárová spektra chemických prvků, ale zejména pásy chemických sloučenin, často zcela exotických. Dnes jsou k máni astronomická měření pásů, jež zatím neumíme přiřadit žádným známým sloučeninám; to nepochybně souvisí s nenapodobitelnými fyzikálně-chemickými podmínkami, které v mezihvězdném prostoru panují.

Infračervená astronomie značně zlepšila naše údaje o tělesech sluneční soustavy. Zasloužila se například o správný výklad mechanismu dopadu úlomků komety Shoemaker-Levy 9 na Jupiter, neboť ohnivé koule byly nejlépe pozorovatelné právě v infračerveném oboru spektra. Odhalila překvapivě planetku Phaeton jako mateřské těleso vydatného meteorického roje Geminid. Pokud jde o hvězdný vesmír, patrně největším překvapením byl objev prachových disků v okolí hvězd hlavní posloupnosti (Vega, beta Pic), jež jsou patrně zárodečným materiálem pro vznik planet. Pomocí infračervené družice IRAS byl nalezen tzv. infračervený cirus v Galaxii, připomínající svou keříčkovitou strukturou vysoká oblaka ledových krystalků v zemské atmosféře -- jeho původ je ovšem zatím nejasný.

Družice ISO nalezla jedinečné důkazy o chemickém složení cárů po výbuchu supernovy -- ve shodě s teorií nukleogeneze v nitru velmi hmotných hvězd. Infračervená měření poskytla také jinak nedostupné údaje o velké koncentraci hmoty v samotném jádře Galaxie ve zdroji Sgr A*. Infračervená astronomie však má paradoxně jedinečné postavení i při výzkumu nejvzdálenějších objektů ve vesmíru, neboť díky kosmologickému červenému posuvu se do této oblasti přesouvají nejsilnější emisní čáry vodíku ve spektrech nejvzdálenějších kvasarů a aktivních jader galaxií. Z téhož důvodu se u největších světových dalekohledů za pomocí systému adaptivní optiky přednostně rozvíjí detekční technika v blízké infračervené oblasti. Infračervené měření z paluby družice COBE pak odhalila spojité zářivé pozadí interstelárního a intergalaktického prachu, ohřívaného kolektivním světlem všech dosud vzniklých hvězd. Překvapivě se ukázalo, že to představuje daleko větší energetickou zásobu, než souhrnné viditelné záření hvězd a galaxií!

Herschelovi následovníci zkrátka nezahálejí a dost možná, že příští století bude přednostně ve znamení rozvoje infračervených pozorování neustále chladnoucího vesmíru. Článek vychází s laskavým svolením autora a zpravodaje Pražské pobočky České astronomické společnosti Corona Pragensis.

Jiří Grygar
 

© INSTANTNÍ ASTRONOMICKÉ NOVINY
...veškeré požívání a reprodukce se souhlasem
redakce...