Pachatel největších explozí zatím uniká, říká John Nousek

Staráte se o provoz družice Swift, která létá na oběžné dráze kolem Země od roku 2004. Můžete přiblížit, co je jejím posláním?

Družice hledá a pozoruje tzv. gama záblesky. To jsou extrémní jevy, které se odehrávají v různých částech vesmíru, trvají jen pár sekund, ale uvolňuje se při nich obrovské množství energie ve formě gama záření.

Je známo, co je jejich zdrojem?

Samotné "pachatele" zatím s jistotou určit nemůžeme, známe jen některé jejich vlastnosti. Na základě měření družice Swift i předchozích satelitů víme, že zdroje gama záblesků musí být velice vzdálené. Z čím větší dálky k nám elektromagnetické vlny letí, tím víc se vlivem rozpínání vesmíru roztahují a mění se jejich frekvence. Říká se tomu rudý posuv.

A podle naměřeného rudého posuvu u gama záblesků jsme spočítali, že k nám putují v průměru osm až devět miliard let, což jsou dvě třetiny stáří vesmíru. Našli jsme také rekordmana vzdáleného přes 13 miliard světelných let, který musel vzniknout opravdu krátce po Velkém třesku.

Mají astronomové alespoň podezření, jaké objekty by mohly gama záblesky způsobovat?

Gama záblesky trvají různě dlouhou dobu. Ty, které jsou delší než dvě sekundy, by mohly pocházet z hypernov. Ty fungují podobně jako supernovy, ale jsou mnohem větší. Zatímco supernovy vznikají z hvězd, které mají zhruba osmkrát větší hmotnost než naše Slunce, hypernovy mohou být až třicetkrát větší než Slunce. Mechanismus je ale stejný: jádro hvězdy se zhroutí a vybuchne, ale během exploze moment hybnosti zabrání materiálu spadnout dovnitř, takže zůstane v takovém jakoby prstenci kolem centra. Na pólech ale materiál dovnitř padá a zase vylétává ven a tím by mohl vznikat gama záblesk.

Pokud jde o záblesky kratší než dvě sekundy, tam máme jiné podezřelé – neutronové hvězdy. To jsou velice husté a hmotné objekty tvořené samými neutrony, které mají v průměru třeba jen deset kilometrů. Když kolem sebe dvě takové hvězdy obíhají, vyzařují energii ve formě gravitačních vln, které zatím nedokážeme přímo sledovat, ale doufáme, že se nám to brzy pomocí různých přístrojů podaří. Jak hvězdy ztrácejí energii, přibližují se k sobě navzájem, a když se srazí, uvolní se obrovské množství energie – a právě to by mohly být krátké gama záblesky, které někdy trvají jen zlomek sekundy. Ale jsou to jen hypotézy, žádné důkazy pro to zatím nemáme.

Jak přesně družice Swift pracuje? Pozná, kterým směrem se má dívat?

Gama záblesky jsou velice krátké události a samozřejmě je nedokážeme předpovědět, takže na ně družice musí umět rychle reagovat. Jiné kosmické dalekohledy mají předem naprogramovaný rozvrh, na jaké objekty se zaměřit. Vymyslí ho vědci a jednou za pár dní, za týden nebo v některých případech třeba jen jednou za měsíc ho pošlou na družici.

To u Swiftu nejde. Sice má také předem daný program, ale zároveň je nastavený tak, aby ho mohl sám kdykoliv přerušit, pokud se někde objeví gama záblesk. Když ho detektor zaznamená, trvá necelých deset sekund, než vyšle signál do palubního počítače. Během jedné až dvou minut družice zareaguje a natočí dalekohled směrem, odkud záblesk přišel. Zároveň předá informaci pozemním observatořím a řídicím střediskům ostatních kosmických dalekohledů, které se pak mohou na dané místo také zaměřit.

Gama záblesky ale trvají řádově jen sekundy. Není tedy už po všem, než se Swift nastaví správným směrem?

Naštěstí má dost velké zorné pole, takže řadu záblesků zachytí přímo. A v ostatních případech sledujeme alespoň takzvaný dosvit. To je záření, které postupně ztrácí energii, takže se posunuje od rentgenových paprsků přes ultrafialové a optické záření někdy až k infračerveným a rádiovým vlnám.

Z toho důvodu je družice vybavena dalšími dalekohledy, které toto záření zaznamenají – rentgenovým, ultrafialovým a optickým. Tím se ostatně Swift odlišuje od předchozích družic specializovaných na gama záření, které měly na palubě jen detektor gama záření. My můžeme sledovat záření delší dobu, a lépe tak studovat jeho vlastnosti.

Jak často se gama záblesky objevují a čemu se družice věnuje, když je zrovna nesleduje?

Vyskytují se řádově jednou za několik dní. Družice jinak slouží například k monitoringu. Řada kosmických těles se postupně mění. Třeba supernovy běžného druhu nevznikají tak prudce a rychle jako gama záblesky, jejich exploze trvá řádově několik dní. Takže se k nim Swift vrací a sleduje, jak se vyvíjejí. Kromě toho slouží také jako tzv. hledáček pro jiné, větší dalekohledy. Má větší zorné pole než třeba Hubbleův nebo Spitzerův kosmický dalekohled, ale ony zase mají lepší rozlišení. Takže jim můžeme říci, kde se děje něco zajímavého, a ony se pak na dané místo podívají a prozkoumají ho podrobněji.

Dočetla jsem se, že řídicí středisko pro družici Swift se nachází v Keni – proč právě tam?

Ano, celkem máme tři střediska. Další jsou na Havaji a v Austrálii, ale hlavní centrála je opravdu v Malindi v Keni. Souvisí to s dráhou družice, která svírá s rovníkem úhel asi 20,5 stupně. Takže třeba z Prahy ji nikdy neuvidíte, pohybuje se pořád pod horizontem. Nyní zvažujeme založení dalších středisek v Chile a v blízkosti Kennedyho vesmírného střediska na Floridě. To sice není úplně ideální, protože je to už dost na severu, ale lepší než nic – a hlavně bychom to měli blízko z domova.

Jak dlouho bude Swift ještě pracovat a na čem to záleží?Krouží kolem Země už přes pět roků a ještě pár let fungovat může. Jediným zdrojem energie jsou solární panely, takže nemusíme mít obavu, že mu dojde palivo. Na druhou stranu i ve vesmíru se věci opotřebovávají a stárnou. Družice létá ve výšce kolem 600 kilometrů, kde se přece jen ještě nacházejí molekuly kyslíku. A nejsou to molekuly O2, nýbrž ionty, které jsou dost agresivní a způsobují korozi. Proto se snažíme, aby se dalekohledy pokud možno nedívaly směrem, kterým letí, aby do nich nenaráželo tolik iontů.

Další hrozbou asi může být kosmické smetí...

Přesně tak, k jedné kolizi už dokonce došlo, i když naštěstí neměla vážné následky. Do detektoru gama záření narazila drobná částice prachu. Měřila pouhých pár mikronů, takže nedokážeme určit, zda to byl mikrometeoroid, úlomek z nějaké rakety, nebo třeba prach ze špinavých rukavic astronauta. Záznam z detektoru se ukládá v jednotlivých snímcích. Na jednom je normální obraz, pak následoval jasný záblesk a na dalším snímku se objevila díra.

Zničily se tři segmenty CCD kamery – sice právě uprostřed detektoru, ale naštěstí je jich celkem 622, takže to není zas tak velký problém. Jen jsme museli upravit software, aby signál z poškozených segmentů při rekonstrukci obrazu ignoroval.

Na závěr mi dovolte osobní otázku: vaše příjmení napovídá, že asi máte něco společného s Českou republikou...?

Máte pravdu, dokonce tu mám kořeny z více stran. Příjmení jsem zdědil po svém, tuším, prapradědečkovi, který pocházel odněkud z Plzeňska a odešel do Ameriky po roce 1848, usadil se v Clevelandu v Ohiu. Tam pak přišly další generace krajanů, moje babička z otcovy strany opustila tehdejší Rakousko-Uhersko, když jí byly dva roky.

Shodou okolností ve stejné době odešla za moře také babička mojí ženy. A moje matka se narodila v Aši. Byla to sudetská Němka, takže ji s rodinou i se sousedy v roce 1946 odsunuli do Západního Německa. Tam poznala mého otce – amerického vojáka. V roce 1948 se vzali, krátce nato otec opustil armádu a odstěhovali se do Ameriky. Takže je to opravdu propletené z různých směrů.

V zemi svých předků jste nyní poprvé?

Ne, byl jsem tu už před dvěma lety, stejně jako nyní na pozvání kolegy Reného Hudce z Astronomického ústavu Akademie věd. V roce 2007 jsem tu přednášel na kolokviu, při té příležitosti jsem si prohlédl Prahu a Ondřejov. Tehdy mě doprovázela i žena a nejmladší dcera, která v té době studovala v Berlíně, takže jsme zároveň měli příležitost se s ní setkat.