Výzkum černých děr, supernov a dalších extrémních objektů umožní nový vesmírný dalekohled, který má začít fungovat kolem roku 2020. Odborníci z Evropy, Ameriky a Japonska se v prosinci sešli na pracovní schůzce v Praze, kde diskutovali o jeho vývoji.
Kosmické objekty vysílají záření nejrůznějších vlnových délek od paprsků gama přes rentgenové, ultrafialové, optické a infračervené záření až po rádiové vlny. Atmosféra ale na zemský povrch propouští jen některé, čímž chrání život na Zemi. Pokud chtějí astronomové sledovat například „rentgenovýma očima“, co se děje ve vesmíru, musí se vydat mimo naši planetu.
Na oběžné dráze pracuje už nyní několik rentgenových observatoří, například americká Chandra nebo evropská družice XMM Newton. Nový dalekohled IXO (International X-Ray Observatory neboli Mezinárodní rentgenová observatoř) s průměrem zrcadla kolem čtyř metrů je však velikostí, citlivostí a přesností mnohonásobně předčí.
K čemu to bude dobré? „Rentgenové dalekohledy umožňují zkoumat místa a objekty, kde se děje něco zajímavého, tedy kde se vyskytují extrémní fyzikální podmínky, například extrémní gravitace, explozivní síly a především vysoké teploty řádu milionů stupňů.
Právě tam obvykle vzniká i rentgenové záření,“ vysvětluje docent René Hudec z Astronomického ústavu AV ČR v Ondřejově, který se na projektu IXO podílí.
Dva v jednom Teleskop IXO je následovníkem dvou starších projektů. Před několika lety uvažovala americká kosmická agentura NASA o stavbě svého vlastního přístroje s názvem ConstellationX. Evropská kosmická agentura ESA plánovala spolu s Japonci konstrukci podobného zařízení nazvaného XEUS. Nakonec se týmy z obou stran Atlantiku i z Japonska rozhodly spojit síly – a finance – ve společném projektu IXO.
Z tohoto důvodu se také měnil koncept, jak přesně bude dalekohled vypadat. Podle evropské koncepce ho původně měly tvořit dvě samostatné družice, z nichž jedna by sloužila jako zrcadlo a druhá jako detektor, do něhož se bude rentgenové záření odrážet. Podle současného návrhu půjde jen o jednu družici. Po vynesení do vesmíru se z ní vysune 20 až 25 metrů dlouhý tubus, na jehož konci bude umístěn zmíněný detektor.
Další úsporné opatření se zřejmě projeví i na umístění dalekohledu. Původně měl obíhat kolem rovnovážného bodu L2, který se nachází na opačné straně od Země než Slunce ve vzdálenosti milion a půl kilometrů. Tam by mu Slunce, Země a Měsíc tolik nepřekážely ve výhledu, protože by se od dalekohledu nacházely stejným směrem. Nakonec se ale možná astronomové budou muset držet víc „při Zemi“ a IXO se stane družicí obíhající kolem naší planety podobně jako předchozí rentgenové teleskopy.
Česká tradice Klíčovou součástí dalekohledu bude speciální zrcadlo složené z půl milionu velice tenkých zakřivených desek. Na rozdíl od optického záření se rentgenové paprsky od běžného zrcadla neodrážejí, ale procházejí jím. Odrážejí se, jen pokud na něj dopadnou pod velmi ostrým úhlem, takže na ně astronomové musí nastražit soustavu různě natočených desek, které paprsky nasměrují do detektoru.
Právě ve vývoji optiky by čeští odborníci mohli hrát důležitou úlohu. „Naše republika má v rentgenové optice dlouhou tradici, věnujeme se jí už čtyřicet let. První objektiv na rentgenové záření jsme v Ondřejově sestrojili v roce 1970. Byl použit na družicích Interkosmos na pozorování Slunce v rentgenovém oboru spektra,“ říká docent Hudec, který se tehdy vývoji rentgenového objektivu začal věnovat jako vůbec první Čech už během svého studia.
Podle jeho slov je hlavním přínosem naší republiky, že máme řadu uznávaných odborníků v oborech, které s vývojem optiky pro dalekohled IXO souvisejí. „Například na Vysoké škole chemickotechnologické máme Ústav skla a keramiky, kde tvarují tenké skleněné fólie. Kolegové z firmy ON Semiconductor Czech republic v Rožnově pod Radhoštěm se zase specializují na křemíkové desky,“ říká René Hudec.
Zatím ovšem není jisté, zda budou desky zrcadla vyrobeny ze skla, křemíku nebo z jiného materiálu. Na konferenci v Praze totiž čeští vědci navrhli také zatím poměrně neznámý materiál zvaný skelný uhlík, na jehož vývoji pracují vědci v Ústavu struktury hornin AV ČR. Materiál je lehčí než sklo i křemík a vzhledem k tomu, že vynesení jednoho kilogramu nákladu do vesmíru přijde na 20 tisíc dolarů, stojí jeho použití za úvahu.
V každém případě docent Hudec předpokládá, že by se čeští experti mohli uplatnit při vývoji materiálu i návrhu technologie zakřivení desek, ale obří zrcadlo se pravděpodobně vyrobí v Americe. „Na rozdíl od nás mají v NASA dostatečně velké pece na formování zrcadel. Na druhou stranu jim chybí experti s našimi zkušenostmi,“ říká docent Hudec.
České týmy, které se na projektu IXO podílejí, vytvořily jakési neformální konsorcium, jehož členové úzce spolupracují a společně publikují odborné články. Vedle několika akademických ústavů ho tvoří lidé z VŠCHT, ČVUT a soukromých společností.
„Je to hezký příklad toho, že si Akademie věd, vysoké školy a firmy nemusejí jen konkurovat, ale mohou také úspěšně spolupracovat,“ podotýká René Hudec.
Čekání na finance Přestože má projekt IXO dobře našlápnuto, chybí mu zatím to nejdůležitější: finanční podpora. Jak v Americe, tak v Evropě se bude o jeho financování teprve rozhodovat. Evropská kosmická agentura vyhlásila program Cosmic Vision, v jehož rámci chce podpořit jeden menší projekt s rozpočtem do 300 milionů eur a jeden větší s rozpočtem do 650 milionů eur.
Právě v této kategorii se uchází o podporu také projekt IXO, jehož celkové náklady se budou pohybovat kolem pěti miliard dolarů. Ze zhruba padesáti návrhů vybrala ESA zatím tři finalisty: vedle IXO je to vyslání sondy k Jupiteru v rámci projektu Laplace a laserová kosmická observatoř LISA pro detekci gravitačních vln.
„Komunita rentgenových astronomů je velká a všichni věříme, že bude vybrán právě náš projekt. Šance odhaduji tak na 50 procent,“ říká docent René Hudec. Rozhodnutí přijde letos v říjnu.
***
Zaostřeno na extrémy
Kosmický dalekohled IXO (Mezinárodní rentgenová observatoř) umožní astronomům studovat černé díry, supernovy a další objekty, ve kterých panují extrémní podmínky. Na společném projektu evropské, americké a japonské kosmické agentury se podílejí i čeští vědci. Pokud observatoř získá finanční podporu, začne fungovat kolem roku 2020.
