Sledování energetické oblohy pomocí malých satelitů

/ 27.01.2023 /

Největší a nejdražší astronomické zařízení ve vesmíru je v současnosti teleskop Jamese Webba. Profesor Norbert Werner nás však seznámil naopak s úplně tou nejmenší kosmickou astronomickou laboratoří GRBAlfa, se kterou však lze rovněž získat jedinečný výsledek a přispět tak k rozvoji vědy.

Počátek našeho příběhu sahá již téměř půl století do minulosti. V 70. letech vypustily Spojené státy satelity Vela určené na sledování záblesků gama vznikajících při zkouškách jaderných zbraní. Tyto satelity ale zaznamenaly také 16 gama záblesků přicházejících z vesmíru a záhada byla na světě. Tyto záblesky byly velmi intenzivní a současně bylo jasné, že jsou tak krátké, že jejich zdrojem nemůže být těleso větší než asi 300 km! Předpokládalo se tedy, že musí být velmi blízko, někde v rámci naší Galaxie. Další kamínek do mozaiky přinesla výkonná observatoř Compton. Ta zaznamenala celkem 2704 záblesků přicházejících rovnoměrně z celé oblohy a tedy nutně z oblastí mimo naši Galaxii, z veliké dálky. Záblesky měly různé průběhy světelných křivek a bylo možné je rozdělit na „krátké“ a dlouhé“. Záhada přetrvávala. Co může být tak maličké a explodovat tak intenzivně, že jsou tyto záblesky jasně patrné prakticky napříč vesmírem? Rozluštění záhady gama záblesků přinesla relativně malá holandsko - italská družice BeppoSAX. Díky ní se totiž podařilo poprvé v historii ztotožnit gama záblesk s optickým dosvitem a tím identifikovat původce. Záblesk pocházel z velmi vzdálené galaxie. Zdrojem tohoto „dlouhého“ gama záblesku byla kolabující hvězda, která však ve tvrdém záření nezářila všesměrově, ale jen v úzkém kuželu ve směru výtrysku, který se vytvořil během kolapsu hvězdy. Něco jako kosmický reflektor. Kdyby tento kužel nesměřoval přímo naším směrem, nikdy bychom se o této události nedozvěděli. Samozřejmě, že se jedná o uvolnění obrovského množství energie, ale tím že se vyzařuje pouze v určitém konkrétním směru a nikoliv všesměrově, umožňuje vysvětlit, jak je možné pozorovat tyto záblesky dokonce až na kosmologické vzdálenosti.

Vysvětlení podstaty „krátkých“ gama záblesků si muselo počkat na měření satelitu SWIFT. Ukázalo se, že tento typ gama záblesků vzniká při srážkách neutronových hvězd, ze kterých vznikne buď supermasivní neutronová hvězda, nebo černá díra. A tento proces je opět doprovázen vznikem úzce směrovaných výtrysků a gama záblesků. Pokud míří směrem k Zemi, dozvíme se o nich. Srážky neutronových hvězd jsou pro nás velmi důležité, protože prvky těžší než železo (např. zlato, stříbro, platina…) vznikají právě při těchto procesech. Bez těchto prvků samozřejmě nemůžeme žít.

Pro pozorování a studium gama záblesků dnes vznikají další konstelace satelitů. Protože gama záblesky jsou jasné, stačí konstruovat malé satelity. Triangulací z pozorování více satelitů lze dokonce určit přesný směr odkud záblesk přišel. Tým prof. Norberta Wernera ve spolupráci s kolegy z Maďarska navrhl satelitní systém CAMELOT (Cubesats Applied for MEasuring and LOcalising Transients) a vyrobili technologický demonstrátor GRBAlfa o rozměrech 10x10x10 cm. Je neuvěřitelné, že i s takto titěrným satelitem, který se vejde do ruky a který slouží především pro ověření technologie miniaturních křemíkových detektorů gama záření, se podařilo získat unikátní a vědecky velmi cenná data. Dne 9. října 2022 byl zaznamenán doposud nejjasnější gama záblesk v celé historii pozorování. Byl tak jasný, že ionizoval horní vrstvy pozemské atmosféry a saturoval citlivé detektory satelitů. S výjimkou jediného a tím byl GRBAlfa. Ve špičce GRBAlfa zaznamenal 22 000 fotonů za sekundu a detektor nebyl saturovaný. Tím se podařilo změřit skutečnou jasnost tohoto záblesku a pořídit vskutku unikátní data.

Na vědě je krásné, že se jí může zúčastnit prakticky každý kdo má dobrý nápad. Sledování gama záblesků je sice možné provádět pouze z vesmíru, ale komerční vynášení družic na oběžnou dráhu v poslední době velmi zlevnilo, takže vynést malý satelit si mohou dovolit i samostatné katedry, nebo větší vědeckopopularizační centra. A náš vzácný host, prof. Norbert Werner, se svým týmem, využívá právě tuto příležitost k odkrývání tajů našeho vesmíru.

Tato přednáška nalákala návštěvníky i z Prahy a ze Slovenka a sál planetária se prakticky zaplnil.

Pokud se týká satelitu GRBAlfa, je prof. Norbert Werner prakticky jeho duchovním otcem, ale protože spolupracuje i na jiných satelitech, dostali návštěvníci zajímavé informace také ze zákulisí těchto misí.

Prof. Mgr. Norbert Werner, Ph.D. na ždánické hvězdárně.