Země se vyhřívá v toku záření přicházejícího nejen ze Slunce, ale také ze vzdáleného vesmíru. Škála přilétajících částic je velmi bohatá a zahrnuje jak nepolapitelné a prakticky nehmotné částice, jako jsou neutrina, tak i těžké ionty a protony s obrovskými energiemi. Některé z nich při střetu s naší atmosférou uvolní energii až několika joulů.
Odborníky samozřejmě zajímá celé spektrum vesmírného záření, ale speciální pozornost se soustřeďuje právě na exotické "kusy" s vysokými energiemi. Ty totiž často o několik řádů převyšují energie, které je lidstvo (i jenom výhledově) schopné dosáhnout v pozemských urychlovačích. Fyzici i astronomové by velmi rádi znali odpověď na otázku, jaké "urychlovače" vesmír používá.
K objasnění této otázky výrazně přispívá od svého uvedení do provozu v roce 2004 experiment H.E.S.S. Ten (s pomocí zrcadel vyrobených v Trutnově) pozoruje noc co noc oblohu nad jižní Namibií a hledá na ní stopy po srážkách kosmického gama záření o velkých energiích s částicemi zemské atmosféry.
Posledním zveřejněným úspěchem zařízení je publikace v časopise Science popisující pozorování galaxie NGC 253. "Tím jsme dosáhli zcela nečekaného úspěchu," říká Dalibor Nedbal z Matematicko-fyzikální fakulty UK v Praze. "Při spouštění H.E.S.S. nikdo nepředpokládal, že bychom podobné zdroje záření v jiné galaxii mohli vůbec pozorovat," říká český fyzik, který je hlavním autorem článku v Science. Kromě něj se pod text podepsalo dalších asi 170 autorů z mnoha výzkumných institucí, a to především evropských.
Velmi živá galaxie
NGC 253 leží přibližně 10 milionů světelných let od nás a na první pohled se velmi podobá Mléčné dráze (jde také o spirální galaxii). Rozdíl je ovšem v podmínkách, které panují v jejím jádře. V něm dochází (na vesmírné poměry) k velmi rychlému vzniku a zániku hvězd. Proto se objekty typu NGC 253 označují za tzv. galaxie s překotnou tvorbou hvězd.
Pro výzkum původu vesmírného záření o velkých energiích mají takové galaxie jednu zásadní vlastnost: často v nich vznikají supernovy, vysvětluje Dalibor Nedbal. "Právě supernovy jsou totiž považovány za jeden z velmi pravděpodobných zdrojů tohoto záření."
Na supernovy ukázaly prstem starší výsledky experimentu H.E.S.S. i jiných zařízení. Na nich se podařilo zaznamenat gama záření vznikající v odvržených slupkách supernov. Všechna tato pozorování do této chvíle pocházela jenom z naší galaxie.
Mimo Mléčnou dráhu se zatím podařilo sledovat gama záření jenom tzv. aktivních galaktických jader. To jsou zcela extrémní objekty o hmotnosti mnoha miliard našich sluncí. V jejich okolí tak panují také extrémní podmínky. Kromě nich se ve vesmíru musí patrně nacházet i jiné zdroje kosmického záření o vysokých energiích.
"První pozorování vzdálené galaxie s vysokým počtem supernov jako významného zdroje gama záření naznačuje, že hypotéza o roli supernov je skutečně opodstatněná," vysvětluje význam objevu Dalibor Nedbal.
Navíc jen o pár týdnů později představil podobné výsledky snímkování jiné galaxie s překotnou formou hvězd i tým amerického projektu VERITAS, jenž je obdobný jako H.E. S.S. Toto nezávislé pozorování dodává hypotéze na váze.
"Výsledky amerického týmu jsou velmi blízké našim, jen s malými odchylkami. Například že jimi pozorovaná galaxie je poněkud menší, a tak nemohou s takovou jistotou říct, že gama záření pochází jen ze středu galaxie, kde vzniká hvězd nejvíce. A ne z klidnějších okrajových oblastí, kde vzniká hvězd méně a je v nich proto méně supernov." říká Dalibor Nedbal.
Ovšem ani rozlišení H.E.S.S. není takové, aby umožnilo přesně určit, zda záření pochází z více jednotlivých zdrojů či rovnoměrně z celého jádra galaxie.
Výhodné pozorování z druhé ruky
Unikátních výsledků teleskop H.E.S.S. dosahuje díky tomu, že nesleduje přímo objekt zájmu svých autorů. Nezaměřuje se totiž přímo na kosmické záření, ale jenom na jeho "druhotný produkt": gama záření. To často vzniká srážkou s hmotou ve zdroji kosmického záření.
Druhé zmíněné má z hlediska pozemských pozorovatelů jednu významnou vadu: elektrický náboj. "Nabité částice se vlivem magnetických polí rychle vychylují ze svého původního směru," říká Dalibor Nedbal. "Proto je pak velmi těžké dohledat jejich zdroj."
Výjimku představují částice o velmi vysokých energiích, jaké zkoumá experiment Pierra Augera, který (také s účastí českých vědců) funguje již několik let v Argentině. Jde o částice o energiích až 1020 elektronvoltů (eV), zatímco gama záření zachycené experimenty typu H.E.S,S. má energie pouze v rozpětí 1011 až 1014 eV. (Energie fotonu viditelného světla je řádově v jednotkách eV.)
Dříve zmíněné částice mají tak vysokou energii, že se ze svého směru nechají vychýlit jenom těžko. "Zato jich je extrémně málo – v jednotkách na čtvereční kilometr za desítky let," říká Dalibor Nedbal. Usuzovat o směru příletu takových částic při tak malém počtu "setkání" je velmi obtížné.
"Naproti tomu gama záření sledované experimentem H.E.S.S. je elektromagnetické záření šířící se podobně jako běžné světlo, které tak umožní vysledovat přímo zdroj záření," říká Dalibor Nedbal. "Takže i když jde o sledování druhotného záření, může nám například v hledání zdrojů kosmického záření prozradit více než sledování samotného kosmického záření."
