4. dubna 2014 6:36 Lidovky.cz > Relax > Věda

Postavíme největší dalekohled na světě, říká astronom

Bruno Leibundgut | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy Bruno Leibundgut | foto: MAFRA - František Vlček

Nový teleskop umožní hledat známky života na vzdálených planetách i sledovat rozpínání vesmíru, říká švýcarský astronom Bruno Leibundgut. Koncem února navštívil Českou republiku a přednášel v Akademii věd ČR v Praze.

LN Pracujete v Evropské jižní observatoři (ESO), která provozuje dalekohledy v Chile, donedávna jste byl jejím ředitelem. Proč vlastně Evropa potřebuje dalekohledy v Jižní Americe?
Jednotlivé evropské země nemají prostředky na to, aby provozovaly tak velkou observatoř samostatně. Proto spojily své síly a rozhodly se v 50. letech minulého století založit Evropskou jižní observatoř. A proč právě v Jižní Americe? Tehdy byl velký konkurenční boj mezi astronomy z Evropy a ze Severní Ameriky a většina tehdejších dalekohledů stála na severní polokouli. Jižní obloha byla mnohem méně prozkoumaná, přitom se na ní nacházejí velice zajímavé objekty, jako střed naší Galaxie nebo Magellanova mračna, což jsou naše nejbližší sousední galaxie – vlastně satelity naší Mléčné dráhy. Proto evropští astronomové chtěli umístit své dalekohledy na jižní polokouli. Rozhodovalo se mezi Jižní Afrikou a Chile a ukázalo se, že v Chile panují lepší meteorologické podmínky – počasí je tam stabilnější a s větším počtem jasných nocí. Proto dalekohledy stojí v Chile.

LN Co považujete za nejvýznamnější objev, kterého se zatím na observatoři podařilo dosáhnout?
Je jich celá řada, ale nejdůležitější bylo asi určení vlastností supermasivní díry ve středu naší Galaxie. Na tom jsem se sice osobně nepodílel, ale byl to asi největší průlom. Domnívám se, že časem by mohl být oceněn Nobelovou cenou, i když s takovými předpověďmi člověk musí být opatrný. Další významnou prací bylo určení struktury galaxií. To ale není tak sexy – omlouvám se za ten výraz –, zkrátka to není na titulní stránky novin, i když se o tom také celkem psalo, ale není to tak atraktivní jako černé díry nebo vznik vesmíru. Důležitý je také výzkum exoplanet neboli planet mimo sluneční soustavu. Máme na něj specializovaný dalekohled HARPS, ale několik programů na určení vlastností exoplanet proběhlo také na našem největším zařízení VLT, které tvoří čtyři propojené osmimetrové dalekohledy. To považuji za extrémně vzrušující a důležitou práci.

Evropská jižní observatoř (ESO)

Evropská jižní observatoř (ESO) vznikla v 50. letech. Provozuje výkonné dalekohledy na třech místech v Chile, ústředí sídlí v německém Garchingu. Mezi 14 členů patří od roku 2007 i Česko.

Paranal (2635 m n. m.) Soustava čtyř dalekohledů VLT (Very Large Telescope) o průměru 8,2 m dohromady funguje stejně jako jeden 16metrový dalekohled.

Chajnantor (5062 m n. m.) Soustava radioteleskopů ALMA (Atacama Large Millimeter Array) složená ze 66 antén o průměru 12 a 7 m.

Armazones (2064 m n. m.) Plánovaný největší dalekohled světa E-ELT (European Extremely Large Telescope) o průměru 39 m.

La Silla (2400 m n. m.) V poušti Atacama je umístěna řada dalekohledů patřících jednotlivým zemím ESO. Sídlí zde dalekohled HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) o průměru 3,6 m pro hledání exoplanet.

LN Pokud se nepletu, na Velmi velkém dalekohledu neboli VLT se také podařilo přímo vyfotografovat první exoplanetu – jinak se obvykle hledají jen nepřímými metodami...
To je pravda, i když s tímhle snímkem je drobný problém, protože hvězda, kolem které vyfocená planeta obíhá, je hnědý trpaslík. Není to klasická zářící hvězda jako naše Slunce, nespaluje vodík, ale deutherium. Takže Američané tvrdí, že to neplatí... Ale přesto to byl důležitý počin. Také se nám podařilo vyfotit donedávna nejstarší známou hvězdu, i když před pár týdny jsme o toto prvenství přišli, protože na jiné observatoři zachytili ještě starší hvězdu. Nicméně to je další směr, na který se zaměřujeme.

LN Překvapuje mě, že jste nezmínil objev, na kterém jste se podílel a v roce 2011 za něj byla udělena Nobelova cena za fyziku...
Nezmiňuji ho, protože to není objev, na kterém by měla zásluhu jen naše observatoř. Podílely se na něm týmy a dalekohledy z celého světa, včetně Hubbleova kosmického teleskopu. Stručně řečeno šlo o to, že se sledováním určitého typu supernov podařilo prokázat, že se rozpínání vesmíru zrychluje. Bylo to ještě před stavbou VLT, takže ESO přispěla daty z našeho menšího dalekohledu na La Silla, vlastně to byl docela důležitý příspěvek. A mimochodem to byla vůbec první Nobelova cena udělená za optické astronomické pozorování. Předchozí „astronomická“ Nobelova cena byla za pozorování rádiových vln.

LN Nyní ESO plánuje stavbu největšího dalekohledu na světě – Evropského extrémně velkého dalekohledu (E-ELT) o průměru 39 metrů. Nebylo by výhodnější postavit pátý osmimetrový dalekohled a propojit ho se stávající soustavou čtyř dalekohledů VLT?
Sice by to vyšlo levněji, ale výsledek by nebyl srovnatelný. Nový dalekohled o průměru 39 metrů bude mít 25krát větší sběrnou plochu než každý z dnešních osmimetrových dalekohledů. Takže pokud byste chtěla přistavovat další osmimetrové dalekohledy, musela byste jich postavit dvacet, abyste dosáhla stejné plochy. A to by nakonec nebylo o mnoho levnější než jeden obří dalekohled.

LN Nezáleží tedy jen na průměru, ale i na sběrné ploše zrcadel?
Přesně tak, sběrná plocha rozhoduje o tom, kolik světla dalekohled celkem shromáždí. Můžete si to představit jako vědro v dešti. Do většího vědra nasbíráte víc vody. Je pravda, že i čtyři malá vědra nasbírají víc vody než jedno, a pokud chcete sledovat vzdálený objekt, důležité je pro vás úhlové rozlišení, laicky řečeno ostrost obrazu. Při ní hraje roli co největší vzdálenost mezi jednotlivými vědry. Takže když dnešní dalekohledy v soustavě VLT zkombinujete, fungují společně jako stometrový dalekohled – ale jen pokud jde o ostrost, nikoliv o množství světla. Fungují tudíž jen na velmi jasné objekty. Kdežto E-ELT bude se svým průměrem 39 metrů sice mít horší úhlové rozlišení, ale zase nám díky své sběrné ploše umožní sledovat i velmi málo jasné objekty.

Bruno Leibundgut

  • Švýcarský astronom
  • Od roku 1993 pracuje v Evropské jižní observatoři
  • V letech 2008–2013 byl jejím vědeckým ředitelem
  • Podílel se na vývoji nejvýkonnějšího dalekohledu světa VLT v Chile
  • Přispěl k řadě významných astronomických objevů
  • Byl členem jednoho ze dvou týmů, které potvrdily zrychlené rozpínání vesmíru – vedoucí týmů dostali za tento objev v roce 2011 Nobelovu cenu za fyziku
Bruno Leibundgut

Bruno Leibundgut

LN Původně ESO plánovala stavbu ještě většího, stometrového dalekohledu, ale pak od tohoto plánu ustoupila. Bylo to hlavně kvůli penězům, nebo kvůli technické náročnosti?
Ono to spolu souvisí. Ukázalo se, že stometrový dalekohled se dnes postavit nedá. Potřebovali bychom tolik zrcadel, že by to bylo neúnosně drahé. Současný plán na stavbu E-ELT počítal původně s průměrem 42 metrů, nyní počítáme s tím, že bude mít 39 metrů. Když dnes začneme, stavba potrvá tak deset let.

LN Může se plánovaný průměr ještě víc scvrknout?
Ne, u tohoto rozměru už zůstaneme.

LN Rozpočet na jeho stavbu se pohybuje kolem 1,1 miliardy eur, zatím máte od členských států ESOk dispozici dvě třetiny a zbytek by měla zaplatit Brazílie, o jejímž vstupu do ESO se jedná. Není nespravedlivé, aby jeden stát platil celou třetinu?
Důvod je prostý. Ostatní členské země se v minulosti podílely na stavbě ostatních dalekohledů. Nový člen tedy musí zaplatit jakýsi „vstupní poplatek“, by mohl další dalekohledy využívat stejně jako ostatní. Brazílie by se měla na financování ESO podílet zhruba 13 až 15 procenty. A vstupní poplatek se obvykle počítá za deset let zpátky, tím se dostáváme k částce, která pokryje třetinu stavby E-ELT.

LN Máte připravený plán B, pokud Brazílie do ESO nevstoupí?
Abych řekl pravdu, o žádném plánu B nevím. Nejspíš by se hledal až ve chvíli, kdy by jednání s Brazílií ztroskotala, ale věřím, že jsou na dobré cestě.

LN Američané staví dva podobně velké dalekohledy, jeden na Havaji a druhý dokonce v Chile, stejně jako vy. Proč nespojíte síly a zdroje do jednoho projektu?
Ano, Američané staví Obří Magellanův dalekohled v Chile, ale jeho design se radikálně liší od toho, na čem pracujeme my. Takže by se někdo z nás musel vzdát svého plánu a to nikdo nechce. Druhý dalekohled, třicetimetrový, se sice podobá tomu našemu, ale zkrátka ani na jedné straně není vůle spolupracovat. Navíc americký Třicetimetr bude stát na Havaji, tedy na severní polokouli, a my se specializujeme na jižní oblohu.

LN Na stavbě soustavy radioteleskopů ALMA se ale Američané s Evropou podíleli...
Ano, ALMA je globální projekt, kromě ESO se na něm podílí Severní Amerika, tedy USA a Kanada, dále Tchaj-wan a Japonsko. Není to jednoduché partnerství a byly tam nějaké problémy, ale funguje to. Existuje i další velký mezinárodní radioastronomický projekt, zvaný Square Kilometer Array, tam mezinárodní spolupráce také funguje. Ale v optické astronomii je to těžší, tam je velký konkurenční boj.

LN Co bude hlavním úkolem nového dalekohledu E-ELT?
Jedním z jeho poslání bude hledání exoplanet. Jak už jsem zmínil, jeho přednosti budou spočívat ve schopnosti pořizovat velmi ostré snímky velmi málo jasných objektů. S exoplanetami je vždycky problém, že u nich je ta hloupá hvězda, která svítí příliš jasně. Proto bude silnou stránkou E-ELT právě ostrost obrazu neboli úhlové rozlišení. Dokáže koncentrovat světlo hvězdy mnohem lépe než dalekohledy, které máme dnes, takže se zvětší kontrast mezi hvězdou a planetou a máte větší šanci planetu spatřit. Právě v tom bude nový dalekohled fantastický.

LN Čím dalším se bude zabývat?
Jsou tam samozřejmě další projekty, třeba kosmologické, což je podle mě hodně vzrušující téma. Už jsme mluvili o tom, že se vesmír rozpíná. U vzdálených galaxií pozorujeme veličinu zvanou rudý posuv, která vyjadřuje, jak se cestou prodloužila vlnová délka světla, které k nám dopadá. Jak vesmír roste, rudý posuv se mění. Když se na stejnou galaxii podívám zítra, bude rudý posuv jiný. Ta změna je nepatrná a člověk by řekl, že budeme muset čekat tisíc let, než ho budeme moci změřit. Ale E-ELT bude tak citlivý, že k tomu bude stačit dvacet let. Sice to bude práce pro hodně trpělivé astronomy, ale půjde to. Umožní nám to během jednoho života nejen měřit, ale doslova vidět, jak se vesmír rozpíná. A to má velký význam pro Einsteinovu gravitační teorii.

LN Jaká další fyzikální měření dalekohled umožní?
Další hodně zajímavý projekt se týká tzv. Sommerfeldovy konstanty jemné struktury, která zjednodušeně řečeno určuje velikost atomu. Je tu otázka: mění se během času, nebo je opravdu konstantní? Jediné místo, kde to můžeme změřit, je ve vesmíru. Jenom tam můžete zkoumat hmotu starou tři, čtyři, pět miliard let. Pokud budeme pozorovat takto vzdálenou galaxii a atomy v ní budou mít jinou velikost než naše atomy – budou buď větší, nebo menší, protože se časem změnily –, měli bychom to vidět ve světelném spektru. O taková měření se pokoušíme už dnes. Tým z Keckova dalekohledu na Havaji změřil, že se tato konstanta mění, my jsme na VLT naopak změřili, že se nemění. Takže potřebujeme větší dalekohled, abychom tento problém vyřešili.

LN Vraťme se ještě k exoplanetám – ve vesmíru je evropská družice Kepler, zaměřená na jejich hledání, a plánují se další. Potřebujeme je vůbec, když dokážeme exoplanety hledat i ze Země?
Dosáhnout stejné přesnosti, jako má družice Kepler, by bylo u pozemského dalekohledu velmi obtížné. Kepler, i když se nyní potýká s technickými problémy, dokázal zkoumat i méně jasné hvězdy, než zatím dokážeme pozemskými dalekohledy. Při pozorování ze Země nás ruší neustálý pohyb atmosféry. Kromě toho jedna věc je exoplanety najít a druhá je podrobně zkoumat jejich vlastnosti. Právě v tom bude E-ELT unikátní. Dokáže určit, jestli je na nalezené planetě voda či vodní pára, jestli se tam nacházejí tzv. biomarkery čili látky, které mohou prozrazovat přítomnost života – třeba ozon nebo metan. Sice se vtipkuje o tom, že metan „prdí“ krávy, ale nemusíme hned hledat mimozemské krávy. Mohou ho vylučovat i bakterie. Pokud nějaké biomarkery na vzdálených planetách najdeme, bude to prvním znakem, že tam může existovat život.

LN Co si v této souvislosti myslíte o projektu SETI, který se snaží pomocí radioteleskopů zachytit signály inteligentního života ve vesmíru? Nebylo by lepší počkat a pak si takto „poslechnout“ přímo exoplanety, které se jeví jako vhodní kandidáti pro život?
To je velmi těžká otázka. SETI je... jen doufání. Ale pokud něco najdou, bylo by hloupé nehledat. Máte pravdu, že až najdeme vhodné planety v obyvatelných zónách, měli bychom se na ně podívat i tímto způsobem. Ale je to obtížné – podívejte se na signály ze Země. Kdybyste se na naši planetu dívala z kosmu a hledala naše rádiové signály, prvním problémem je to, že Slunce samo o sobě je také rádiový zdroj. A vy musíte hledat slaboučký signál těsně vedle Slunce. Druhý problém je, že nejsilnější signály, které se ze Země vysílaly, jsou televizní programy z 50. let. Dnes signál slábne, protože používáme jiné technologie, a třeba signály mobilních telefonů atmosférou ven neprocházejí. I proto musí mít mobilní operátoři na každém kopci anténu. Kolem Země je tedy dnes rádiová bublina vzdálená 50 světelných let, takže má průměr 100 světelných let. A nabízí se slavný citát Enrica Fermiho: „Tak KDE jsou?“

LN Můžete to rozvést?
Ale když se na to podíváte realisticky, my jsme poměrně primitivní civilizace, a přesto jsme přišli na způsob, jak opustit naši planetu. Kdyby naše civilizace existovala další milion let, dá se předpokládat, že najdeme způsob, jak cestovat po celé Galaxii. Tudíž byste si řekla, že jiné, starší civilizace na jiných planetách k tomu kroku už dospěly. Jak to, že nás dávno nenašly? Kde jsou? Třeba o nás vědí, tiše nás pozorují a udržují si nás jako přírodní rezervaci, co já vím... Přesto bychom se měli pokoušet hledat život v kosmu. Je to nesmírně důležité pro naše porozumění tomu, jaké je naše místo ve vesmíru.

LN Co je podle vás vedle otázky života v kosmu největší záhadou dnešní astronomie? Může ESO pomoci k jejímu rozluštění?
Velkým problémem je temná hmota a temná energie, které tvoří většinu našeho vesmíru. Temná hmota se neprojevuje žádným zářením, takže ji nemůžeme spatřit, vidíme ale její gravitační působení na jiné objekty, na galaxie. Temná energie naopak nepůsobí přitažlivou, ale odpudivou silou. Je to něco, co nutí vesmír se rozpínat. Existuje celá řada teorií, co to může být, ale nevím, jestli se na ně podaří odpovědět pomocí dalekohledů ESO, nebo to bude jiný projekt. Evropská kosmická agentura například plánuje družici Euclid, která má startovat za nějakých šest sedm let a bude zkoumat právě temnou hmotu a temnou energii.

LN Spolupracuje ESO s Evropskou kosmickou agenturou (ESA), nebo jsou to dva oddělené světy?
Žádné společné projekty oficiálně neplánujeme, ale na několika věcech volně spolupracujeme. Jednou z nich je například sledování komety, k níž letí evropská sonda Rosetta. Jak se kometa blíží ke Slunci, odpařuje se a to mění směr její dráhy. Proto kometu pečlivě sledujeme, abychom Rosettě napověděli, kde přesně ji najde. Druhý projekt souvisí s evropskou družicí Gaia, která mapuje naši Galaxii. Nachází se v tzv. rovnovážném bodu L2, což je ve skutečnosti oblast velká několik stovek tisíc kilometrů. Proto družici každou noc fotíme, aby v ESA věděli, kde přesně se nachází a odkud pořídila který záběr. Jenom tak můžou z jejích snímků sestavit přesnou trojrozměrnou mapu hvězd v Galaxii.

Eva Vlčková

Autor

Eva Vlčkováeva.vlckova@lidovky.czČlánky