Další záludné otázky z astronomie

/ 30.04.2022 /

Tato přednáška byla v podstatě volným pokračováním přednášky, kterou prof. Zdeněk Mikulášek přednesl na hvězdárně ve Ždánicích v červenci 2021. Tehdy se řešily otázky, které byly publikovány v knize „100+1 záludných otázek“, která vyšla v nakladatelství Aventinum v roce 2018. V polovině května 2022 má křest druhý díl této pozoruhodné knihy a právě z této publikace pocházejí i témata, které si prof. Mikulášek zvolil pro svoji přednášku.

První otázka tedy zní: K čemu jsou nám hvězdy?

Hvězdy jsou fantasticky dobré světelné zdroje. Za svůj život vyprodukují asi miliónkrát více fotonů, než obsahují sami částic. Díky tomu, můžeme na naší planetě žít, pod oslnivě jasnou nejbližší hvězdou, v jejím hřejivém náručí. A která že to je hvězda? Samozřejmě Slunce. Ovšem kromě světla a tepla jsou hvězdy velice důležité, jako továrny na výrobu těžších prvků. Když vesmír vznikl, obsahoval pouze obrovské množství vodíku, trochu helia a jinak prakticky skoro vůbec nic. Ovšem, když se podíváme na chemické složení například našeho vlastního těla, zjistíme docela odlišné chemické složení. Na počet sice máme v sobě nejvíc vodíku, ale co se hmotnosti týče, je situace následující: 65% O, 18% C, 10% H, 3 % N, 2% Ca a po 1 % P a Fe. V podstatě jsme takový znečistěný kyslík! Úplně něco jiného než hvězdy... Všechny tyto prvky však vznikly kdysi dávno v jádrech hvězd při termonukleárních reakcích. Do volného mezihvězdného prostoru se dostaly pomocí mocných konvektivních proudů a potom ve hvězdném větru. Anebo ty úplně nejtěžší prvky, při velice bouřlivých epizodách souvisejících s hvězdným životem. Prvky jako Ag, Au, Pb, U aj. vznikají například při srážkách neutronových hvězd. A protože se jedná o velmi exotický a delikátní proces, jsou také v přírodě velice vzácné a tím pádem i drahé, když si je chcete koupit. Atomy všech chemických prvků, z nichž se lidé skládají, se utvořily v nitrech hvězd předcházejících generací, pouze vodík vznikl už dříve, při vzniku vesmíru. I tak však většina „lidského“ vodíku v minulosti již prošla tělem hvězdy. Člověk je v podstatě myslící hvězdný prach.

Druhé téma znělo: K čemu by se nám hodil hnědý trpaslík? Třeba, aby se hodil do…

Astronomové jsou tak trochu pohádkáři. Hvězdy dělí na obry a trpaslíky. A někteří trpaslíci jsou dokonce tak nenápadní, že je byl opravdu veliký problém objevit. Až do roku 1995 existovaly hvězdy o hmotnosti 30 až 80 Jupiterů a velikosti Saturna jen v představách teoretických fyziků, kteří je označovali termínem „infračervení trpaslíci“. Jenže potom někoho napadlo změnit jejich označení na „hnědý trpaslík“ a tento nový marketingový název otevřel dveře ke grantům, díky kterým bylo do dneška objeveno již několik set těchto podivuhodných hvězd. Jejich povrchová teplota je jen jednotky tisíc stupňů, prší zde roztavené železo a v jejich nitrech se zažehly pouze termonukleární reakce Li, Be a deuteria, k zapálení vodíku již vzhledem k malé hmotnosti nedochází. A k čemu by se nám hnědý trpaslík mohl prakticky hodit? K omlazení Slunce! Jak Slunce stárne, postupně se zjasňuje. V jeho nitru narůstá koule helia a výkon termonukleárního reaktoru stoupá. Od svého vzniku před 4,5 mld. roky se zjasnilo už o polovinu. Díky tomu i teplota na naší Zemi postupně pomalu roste, i když si odmyslíme skleníkový efekt způsobený skleníkovými plyny v zemské atmosféře. Už za sto miliónů let se z tohoto důvodu stane naše planeta nevyhnutelně vyprahlou a neobyvatelnou i kdyby skleníkové plyny nebyly v atmosféře Země žádné. Hnědý trpaslík by se mohl stát pomyslnou „kosmickou lžičkou“, kterou by se dalo zamíchat nitro Slunce a obohatit jeho jádro opět o vodík, který tam již dnes schází. Vhodně nasměrovaná srážka Slunce s hnědým trpaslíkem by vedla k omlazení Slunce na dalších několik miliard let. Výkon Slunce by poklesl a oteplování Země by se zvrátilo. Řízená hvězdná srážka je inženýrský úkol hodný lidstva za několik miliónů, nebo desítek miliónů let. Ale už dnes by si prof. Zdeněk Mikulášek zasloužil Nobelovu cenu za tento nápad.

Do třetice jsme si pověděli, kdy vlastně astronomové spí?

Romantická představa astronoma, jako podivínského vědce kdesi na observatoři v odlehlých horách, kde lišky dávají dobrou noc, je asi takováto: Astronom je tvor noční, který spí ve dne. Ožívá za soumraku, kdy spěchá k dalekohledu, s nímž hlídá oblohu, jestli se na ní neděje něco zajímavého. Při rozbřesku pak spěchá na kutě. Zůstává jen otázka, co vlastně dělá, když je zataženo?... Tato pohádková představa byla víceméně pravdivá, dokud jediným detektorem světla z hvězd bylo lidské oko. S nástupem fotografické emulze se situace začala měnit. Začaly se pořizovat nejen obrazy hvězd, ale i jejich spekter a začala éra astrofyziky, kdy se těžiště práce přesunulo do kanceláří a astronom se začal proměňovat ve tvora denního. S nástupem elektroniky přišla nejprve doba fotonásobičů, pak následovaly CCD detektory, obří dalekohledy, na nich vedená spektroskopie a spektropolarimetrie, přístroje na palubách družic, precizní nepřetržitá fotometrie statisíců objektů po dlouhou dobu – to je současnost dnešní astrofyziky. Co tedy dnes astronomové dělají? Záleží na tom, kterou část astronomie provozují. Jedním druhem jsou pozorovatelé, kteří se asi nejvíce blíží romantické představě popsané na začátku této kapitolky. Často bývají vybaveni vlastní hvězdárnou, ale pokud chtějí pozorovat větším a výkonnějším dalekohledem, musí si pozorovací čas vysoutěžit a zvládnout ovládání přiděleného přístroje. Pozoruje se zpravidla bez osobní přítomnosti, dalekohled se ovládá na dálku. Například v případě Hubbleova vesmírného dalekohledu stojí pozorovací noc asi 15 000 $. Naštěstí to platí Američané, ale i když jste dobří, nedostanete víc než asi tucet nocí ročně. A pak jsou tu astronomové teoretikové, kteří sami nepozorují, ale mají možnost dostat se ke kvalitním předzpracovaným datům po internetu a s výjimkou Číny, jsou tato data dokonce zdarma. Jen je potřeba vědět, odkud je získat a jak je zpracovat. Je potřeba jednat rychle a výsledky co nejdříve publikovat, protože data jsou volně šiřitelná a dostupná všem dalším pilným astronomům. Sepisování článků se děje samozřejmě na PC a úspěšnost astronoma se měří počtem citací jeho článků v jiných článcích. Astronom tedy není žádná koala, která by se živila eukalyptem a žila jen v noci. Současný astronom bdí většinou ve dne, programuje a píše vědecké články.

Přednáška prof. RNDr. Zdeňka Mikuláška, CSc. Děkujeme za úžasně zajímavé, v pravdě hvězdné povídání.

Omlazovací kůra Slunce – takto nějak by asi vypadal průstřel Slunce kompaktním hnědým trpaslíkem. Prostě šoková terapie. A šlo by takovou šokovou terapii k omlazení naší hvězdy provádět opakovaně? A vytvořit tak nejstarší hvězdu hmotnosti Slunce ve vesmíru, která se ne a ne proměnit v bílého trpaslíka?

Prof. Zdeněk Mikulášek, hvězdný astrofyzik a Mgr. Pavel Gabzdyl, planetární geolog a odborník na Měsíc, který je rovněž spoluautorem připravovaného druhého dílu knihy „100+1 záludných otázek“.