Dalekohledy

* Gamma č. 116 (Dalekohledy všech zemí...)

Vydáno dne 09. 03. 2006 (2900 přečtení)

Dalekohledy všech zemí, spojte se - interferometrie

Přede dvěma lety jsem tady věnoval dvě čísla Gammy technickému pokroku observační (pozorovací) astronomie, konkrétně nejnovějšímu vývoji v konstrukci dalekohledů, a dnes se k tomuhle tématu krátce vrátím, abych vám tlumočil obsah jednoho zajímavého článku. (Omlouvám se zejména Rosťovi Š., pokud v tomto textu, který pro něj bude představovat cosi na úrovni hvězdářského slabikáře, najde příliš mnoho nepřesností a populárních zjednodušení; vřele vítám všechny připomínky a doplnění.)



Hvězdářský dalekohled

Asi před rokem začala skupina amerických astronomů sestavovat něco, co sami nazvali "nejlepším dalekohledem na světě". Jejich ctižádostivý projekt ještě zdaleka není dokončen, ale nedávno už ho podrobili první praktické zkoušce - a s vynikajícím úspěchem.


Ti z vás, kteří sledují populární astronomickou literaturu, možná z titulku zkusmo odhadli, že bude řeč o interferometrii, což je způsob, jak dosáhnout jinak neuskutečnitelné rozlišovací schopnosti pozorováním téhož objektu pomocí několika elektronicky spřažených dalekohledů umístěných v co největší vzdálenosti od sebe. Tato metoda skutečně přinesla v minulých letech řadu vynikajících výsledků a bude nadále praktikována v rostoucí míře, podle těch nejambicióznějších plánů dokonce i s využitím dalekohledů umístěných v kosmickém prostoru ve vzdálených bodech oběžné dráhy Země kolem Slunce, aby základna pozorovací soustavy byla opravdu co možná nejdelší. Dnes si však povíme o něčem ještě zajímavějším - o nápadu, který možná v příštích letech způsobí v astronomii největší převrat od vynálezu dalekohledu.


Jedním z největších problémů, se kterými se astronomové neustále potýkali během předchozích dvou staletí, byla pozorovací kapacita. Výkonných dalekohledů bylo málo a každá hodina jejich provozního času byla drahá; jen málokterému astronomovi se podařilo získat pozorovací čas na některém z těchto velkých strojů. Obraz nebeských těles se zaznamenával na fotografické desky nebo film a získané údaje byly přístupné poměrně úzkému okruhu badatelů.


Digitální optoelektronika všechno změnila. Místo filmu se používají stále citlivější, přesnější a levnější CCD snímače (podobné, jaké máte ve svém digitálním fotoaparátu). Podle známého Mooreova empirického1) pravidla se paměťová kapacita elektronických zařízení zdvojnásobí přibližně každých osmnáct měsíců. Tohle pravidlo platí i pro optické snímací prvky, které mají navíc tu vlastnost, že dokáží získávat použitelné snímky z čím dál méně výkonných dalekohledů. Kdekterý amatérský astronom dnes dokáže za noc vygenerovat několik gigabytů hodnotného obrazového materiálu. Přestože výdaje na astronomii zůstávají stejné (jsou, pravda, v případě vyspělých zemí doslova ... astronomické), rychlost získávání optických dat se každý rok zdvojnásobuje a astronomové čelí rostoucímu přívalu nových údajů, které nestíhají analyzovat. Řešením tohoto problému může být jenom zásadní pokrok v metodě zpracování obrazových dat; lépe řečeno, přechod na úplně novou úroveň.


Laboratorní, ne-observační astronomie prošla během svého vývoje několika stádii. Na začátku byli empiričtí myslitelé jako Ptolemaios, Aristarchus a Ptolemaios, kteří si kreslili na papír úkazy pozorované neozbrojeným okem a snažili se z nich uhodnout vesmírný řád. Pak přišli teoretici jako Kepler, Newton a Einstein, kteří odvodili rovnice, popisující přírodní zákony. Dalším krokem byl nástup počítačové astronomie - konstrukce velkých výpočetních systémů, které pomocí naprogramovaných rovnic výše zmíněných teoretiků umějí simulovat vývoj jednotlivých hvězd, ale i celých hvězdných soustav a za několik hodin dokáží třeba věrohodně vymodelovat miliardu let trvající vývoj celé galaxie.


Během uplynulých desetiletí astronomové vynaložili ohromné úsilí k sestavení katalogů miliónů nebeských objektů pozorovaných na různých vlnových délkách od rádiových vln přes infračervené záření, viditelné světlo a ultrafialový obor až po rentgenové paprsky. (Viz též přehled spektrálních oborů v Gammě047.) Potíž s těmihle drahocennými katalogy obsahujícími 100 000 gigabytů4) dat je v tom, že nejsou uloženy na jednom místě, ale jsou součástí osmi až deseti velkých projektů, obsahujících 90% světových astronomických dat. V důsledku toho je dnes nemožné přistupovat k těmto údajům jako k jednomu celku a provádět v nich globální pátrání nebo rozbory bez nutnosti prohledávat postupně několik různých databází.


Astronomové z Kalifornského technického institutu vyvinuli program, který takové hledání umožňuje; a aby ho vyzkoušeli, dali mu za úkol vyhledat v jednom malém, už předtím pročesaném kousku oblohy "hnědé trpaslíky". Jsou to hvězdy, které jsou větší než planety například Jupiterovy velikosti, ale stále ještě příliš malé, aby se v jejich nitru mohla zažehnout termonukleární reakce. Jsou tedy poměrně chladné, nevyzařují mnoho světla a je obtížné je na obloze najít. Nejlepší způsob, jak takové objekty vyhledávat, je zkoumat oblohu nejméně ve dvou spektrálních oborech; v tomto případě byl zvolen obor viditelného světla v kombinaci s infračerveným (tepelným) zářením. Test byl mimořádně úspěšný: program nejenže správně našel v digitálních datech už známé "hnědé trpaslíky", kteří byli dříve nalezeni klasickými metodami, ale ukázal také několik nových kandidátů, které astronomové v už prozkoumaném sektoru oblohy přehlédli. Není třeba dodávat, že nástroje, které fungují na hnědé trpaslíky a viditelné/infračervené záření, bude možno použít i na ostatní obory elektromagnetického záření a na všechny druhy nebeských objektů.


Toto je tedy čtvrtý krok v historickém vývoji laboratorní astronomie: první úspěšná zkouška metody "datového výzkumu", na níž je založen projekt "Národní virtuální observatoře" ("národní" je samozřejmě "americká", ale data budou k dispozici celé světové astronomické veřejnosti). Je to postup, při kterém teoretičtí astronomové nebudou zaměřovat dalekohledy na oblohu ani prohlížet vyvolané fotografické desky, ale pomocí speciálních programů analyzovat digitalizované2) obrazy oblohy. Místo nebeské báně budou zkoumat virtuální3) oblohu uloženou v počítačových databázích, ke kterým bude mít přes internet přístup kdokoliv, kdo bude mít čas a chuť hledat neznámé objekty a nalézat dosud nepochopené souvislosti. Špičkové metody astronomického výzkumu už nebudou vyhrazeny několika desítkám otužilců, ochotných mrznout na vrcholcích vysokých hor a čekat, až vítr rozežene mraky. Nová technika umožní zapojit do astronomického bádání milióny hledajících očí a přemýšlejících hlav.

1) empirický = poznatek získaný nikoliv teoretickým odvozením, ale přibližným zobecněním pozorování a praktických zkušeností
2) digitalizovaný (zde obraz) = převedený do digitální, číslicové formy, zpracovatelné nástroji počítačové analýzy
3) virtuální = simulovaný, modelovaný, nikoliv skutečný nebo hmatatelný
4) 100 000 gigabytů = 100 terabytů; gigabyte = miliarda bytů (1 byte odpovídá např. jednomu písmeni na obrazovce počítače). Stránka textu zabere přibližně 2 kilobyty; do 2 megabytů se vejde třeba tisíc stran hustě psaného textu nebo jedna vysoce kvalitní fotografie ze čtyřmegapixelového digitálního fotoaparátu.

Zpracováno podle článku v internetovém vydání listu New York Times:
http://www.nytimes.com/2003/05/20/science/space/20DWAR.html?th



A pro letecké příznivce mám dnes ještě jedno památné výročí: téměř na minutu přesně před 76 lety od chvíle, kdy píšu tyhle řádky, v půl jedenácté v noci, Charles Lindbergh po 33-hodinovém letu překonal Atlantik a bez jakýchkoliv navigačních přístrojů kromě kompasu doletěl z New Yorku do Francie. Odborníci odhadovali, že pokud mu bude přát štěstí, může se trefit do Evropy kdekoliv mezi Španělskem a Norskem; Lindbergh však přistál na pařížském letišti, jako by pilotoval dnešní pravidelný linkový let s GPS-kou v ruce. ?Cette fois, ca va!? (tentokrát se to povedlo!) křičeli nadšeně francouzští mechanici, kteří jako první doběhli k jeho letadlu. Kapitán Lindbergh s unaveným úsměvem odpověděl jenom: ?Well, I made it.? (No, dokázal jsem to.) O chvíli nato ho z letadla vynesl stotisícový dav bouřící nadšením. Francouzští piloti svého kolegu s vypětím všech sil vysvobodili a odvezli z Le Bourget do Paříže na největší proamerickou demonstraci, jakou město zažilo od příjezdu zámořských posil v roce 1917. ?Vive l'Americain!?, volaly desetitisíce lidí na náměstí Opery. Poslední hráz oddělující Ameriku od Evropy padla; mladý americký pilot po čtyřech staletích konečně dovršil Kolumbovo dílo.

Viz též http://www.nytimes.com/learning/general/onthisday/big/0521.html





Celý článek | Autor: Jarda Pecka | Počet komentářů: 8 | Přidat komentář | Informaèní e-mailVytisknout článek


©2001 Zbyněk Slába, grafické prvky - Renáta Řehová
Stránky byly vytvořeny s využžitím redakčního systému: PhpRS