Létající astronomické observatoře
V roce 1977 nastal zákryt hvězdy SAO 158687 planetou Uran. Úkaz bylo možné pozorovat pouze nad oceánem západně od Austrálie, kde však nebyly žádné dalekohledy. Astronomové proto vzlétli na palubě létající observatoře a ke svému překvapení zjistili, že planeta je obklopena soustavou prstenců.
Astronomové používají k výzkumu vesmíru pozemní dalekohledy či radioteleskopy, ale také několik kosmických observatoří, kroužících kolem Země na různých oběžných drahách. Vývoj, výroba a provoz kosmických observatoří je však velmi drahý. Pozemní dalekohledy jsou levnější, ale mají proti svým „konkurentům“ na oběžné dráze určité nevýhody (nepříznivý vliv zemské atmosféry, oblačnost, světelné znečištění apod.). To je jeden z důvodů, proč astronomové mají zájem využívat služeb létajících astronomických observatoří.
Aby bylo jasno, o čem je řeč. Dalekohled je v tomto případě umístěn na palubu upraveného letounu, který absolvuje let nad zemským povrchem ve výšce zhruba 12 až 14 km. To má své výhody: dalekohled se dostane nad vrstvu oblačnosti, pozorování se provádí ve výšce, kde je nižší negativní vliv ovzduší na kvalitu pozorování. Například obsah vodní páry je zde již minimální (99 % vodní páry je pod letovou hladinou), což umožňuje realizovat rovněž pozorování v oboru infračerveného záření.
Další výhodou je, že létající observatoř může provádět pozorování nad oblastmi, kde se nenacházejí žádné velké dalekohledy. To je důležité například při pozorování úplného zatmění Slunce, tečných zákrytů hvězd Měsícem, zákrytů hvězd planetkami, planetami či měsíci planet apod. Viditelnost těchto úkazů je omezena jen na malou část zemského povrchu. Pomocí „létajícího dalekohledu“ mohou astronomové zajistit pozorování úkazů, které by jinak unikly naší pozornosti. Navíc z paluby letounu je možné značně prodloužit dobu pozorování. Fáze úplného zatmění Slunce může pro určitou oblast na zemském povrchu trvat maximálně 7,5 minuty. Bude-li letoun sledovat pohyb stínu Měsíce po zemském povrchu, může se tak doba pozorování úplného zatmění Slunce mnohonásobně prodloužit.
Kuiperova létající observatoř
Astronomové donedávna využívali služeb Kuiperovy létající observatoře (Kuiper Airborne Observatory – KAO). Dalekohled o průměru 91,5 cm byl umístěn na palubě upraveného vojenského letounu C-141A, který létal ve výškách 12 až 14 km. Tato létající observatoř byla používána od roku 1974. Zasloužila se například o objev prstenců planety Uran či řídké atmosféry kolem Pluta. Potvrdila přítomnost vody v kometách a poprvé pozorovala přírodní vesmírný laser. K výzkumu vesmíru byla observatoř KAO používána více než 20 let (do října 1995) a absolvovala více než 1400 letů.
Kuiperova létající observatoř nesla jméno Gerarda P. Kuipera (1905 - 1973). Tento holandský astronom objevil některé měsíce planet a podílel se například na výběru míst na Měsíci, vhodných pro přistání amerických astronautů. Předpověděl také existenci pásu těles za drahou Neptunu, který je nyní po něm pojmenován Kuiperův pás.
SOFIA zahájila výzkum
Dlouho astronomové netrpělivě čekali na novou létající astronomickou observatoř. Jejím přepravním prostředkem je upravený letoun Boeing 747SP. Je schopen letu ve výšce 14 km (ve stratosféře), což také vystihuje název této observatoře: SOFIA (Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy). Předpokládá se, že v provozu bude po dobu minimálně dvaceti let. Detektory observatoře jsou desetkrát citlivější a mají třikrát lepší rozlišovací schopnost než Kuiperova létající observatoř.
Ještě jsme neuvedli to nejdůležitější: na palubě letounu je umístěn německý dalekohled se zrcadlem o průměru 2,5 m a o hmotnosti 17 tun. Podle plánu amerických a německých astronomů, kteří se společně podíleli na stavbě dalekohledu, se v jeho zorném poli postupně objeví mezihvězdná mračna a oblasti naší Galaxie, kde vznikají nové hvězdy, nejbližší protoplanetární disky vznikajících planetárních soustav, planety naší Sluneční soustavy, jejich atmosféry a prstence, komety a celá plejáda dalších objektů. Svým výzkumem se tak zcela jistě zařadí mezi nejvytíženější dalekohledy světa.
Zkoušky létající observatoře SOFIA byly zahájeny 26. 4. 2007. První pozorování pomocí dalekohledu se uskutečnilo při letu, ke kterému letoun odstartoval 26. 5. 2010. Pravidelná astronomická pozorování probíhají od prosince 2010. Do plného operačního nasazení byla létající observatoř SOFIA nasazena koncem roku 2012. Počítá se zhruba se stovkou startů ročně.
Tajemství zrodu planet
Ačkoliv se naše Galaxie doslova hemží planetárními soustavami, astronomové zatím přesně nevědí, jak vznikly. Je to proto, že běžné dalekohledy nemohou svým „zrakem“ proniknout přes obří hustá oblaka prachu a plynů, z nichž se rodí hvězdy a planety. Při pozorování v oboru infračerveného záření však může observatoř SOFIA nahlédnout za hustý závoj a pozorovat proces zrození - ukázat tak astronomům, jak se jednotlivé molekuly skládají dohromady a vytvářejí nový objekt.
„SOFIA bude schopná lokalizovat ve vznikajících planetárních soustavách tzv. sněžnou čáru, tj. místo, kde se v pracho-plynném disku kolem mladé hvězdy mění vodní pára v led,“ říká Pamela Marcum. „To je velmi důležité, protože se domníváme, že právě zde vznikají obří plynné planety. Nejhmotnější planetární jádra vznikají v blízkosti sněžné čáry, protože podmínky jsou zde nejlepší pro jejich vytvoření z ledu a horniny.“ Lepkavé částice ledu napomáhají vzniku planet právě tak jako vám pomáhají vytvořit sněhové koule, které pak házíte po nic netušících osobách.
„Jakmile se již jednou velké jádro planety vytvoří a jeho gravitace se stane dostatečně silnou, začne přitahovat z okolí plynný vodík a hélium, které jádro pevně obklopují. Následně mohou tato velká jádra vyrůst do podoby plynných obrů, jako je Jupiter či Saturn. Není-li v jejich okolí přítomný plynný materiál, zůstanou malými planetami z ledu a kamení.“
SOFIA bude rovněž schopná přesněji určit, kde jsou uvnitř protoplanetárního disku rozmístěny základní stavební prvky, jako je kyslík, metan či oxid uhličitý. Ze znalosti, kde se v disku nacházejí jednotlivé substance, se pak dozvíme, jak se skládají dohromady a jak se z nich vytvářejí planety.
Infračervená spektra ukazují, že oblaka prachu a plynu, z nichž vznikají nové hvězdy, jsou rovněž bohatá na organické látky a vodu. Podobné složení mají i protoplanetární disky v okolí hvězd, z kterých se mohou vytvořit planety.
S trochou fantazie si můžeme představit, že podobným způsobem probíhal před 4,5 miliardami roků vznik naší Sluneční soustavy včetně planety Země.
Na stopě nových objevů
Připomeňme si alespoň některá pozorování, uskutečněná v poslední době dalekohledem létající observatoře SOFIA. Dne 23. 6. 2011 pozorovali astronomové zákryt vzdálené hvězdy trpasličí planetou Pluto. Stín vržený Plutem přecházel po povrchu Země v oblasti Tichého oceánu, severně od Austrálie - daleko od pevniny. Pokud by takováto observatoř nebyla k dispozici, úkaz bychom nemohli registrovat.
V listopadu 2011 se observatoř SOFIA zaměřila na pozorování hvězdy Betelgeuse v souhvězdí Orióna. Betelgeuse je druhou nejjasnější hvězdou v souhvězdí a osmou nejjasnější hvězdou severní oblohy. Hlavním úkolem studia na různých vlnových délkách byl výzkum atmosféry této obří hvězdy. Další pozorování v průběhu již 86. výzkumného letu se zaměřila na planetu Jupiter a na některé oblasti vzniku nových hvězd.
V prosinci 2011 byla cílem pozorování centrální oblast Mlhoviny v Orionu známé jako M 42. Dalekohled observatoře SOFIA ve spojení s rozmanitými detektory byl schopen rozlišit jednotlivé protohvězdy a mladé hvězdy, stejně tak oblaka prachu a plynu, která jsou materiálem pro formování další generace hvězd, a možná i planet.
Hvězdná porodnice v souhvězdí Persea
Stratosférická observatoř SOFIA pořídila v oboru infračerveného záření nové snímky nedávno zrozeného seskupení W3A tvořeného velmi hmotnými hvězdami. Hvězdokupa je ukryta hluboko uvnitř oblaku plynu a prachu, z kterého se zrodila. Seskupení hvězd je od nás vzdáleno 6 400 světelných roků a leží v souhvězdí Persea.
Pozorování provedená dalekohledem létající observatoře odhalila, že se zde nachází 15 hmotných hvězd v různém stupni vývoje. Většina hvězd naší Galaxie včetně Slunce se zrodila v podobném prostředí – alespoň se to astronomové domnívají. Zkoumat související procesy je složité, protože světlo vyzařované těmito horkými hvězdami v oboru viditelného a ultrafialového záření nemůže proniknout skrz oblak mezihvězdného materiálu. Tímto prostředím proniká snáze infračervené záření, které detekovala právě observatoř SOFIA a díky tomu mohou astronomové studovat vnitřní strukturu oblaku a procesy, které v jeho nitru probíhají.
Další podobná oblast zrodu nových hvězd má označení W40. Obsahuje desítky mladých hvězd, jejichž hmotnosti 6krát až 20krát převyšují hmotnost Slunce. Znovu se zde potvrdila schopnost observatoře SOFIA proniknout skrz hustá oblaka prachu a pozorovat zrod nových hvězd, a možná i nových planetárních soustav.
Velkou výhodou létající observatoře je její operativnost. Když astronomové objeví na snímcích pořízených velkou kosmickou observatoří při jejím celooblohovém průzkumu nějaký zajímavý objekt či zdroj záření, dalekohled na palubě létající observatoře je možné na objekt zamířit několikrát během roku, znovu se k pozorování vrátit a pozorovat jeho vývoj v čase. A to je další z velkých výhod observatoře SOFIA.
František Martinek, Hvězdárna Valašské Meziříčí
 |
 |
 |
 |
 |
 |