Největší dalekohledy světa

Hvězdáři používají dalekohledy již více než 400 let. Za tuto dobu nastal v jejich konstrukci obrovský pokrok – od malého kukátka o průměru 3 cm k současným desetimetrovým přístrojům. Astronomové se snaží nahlédnout co nejdál do vesmíru – ale i do jeho minulosti – spatřit doposud neznámé objekty. A u těch známých rozlišit co nejvíce detailů a rozluštit další kosmické záhady.

Největší v současné době fungující dalekohled najdeme na ostrově La Palma (Kanárské ostrovy). Teleskop s označením Gran Telescopio Canarias (GTC) se velmi podobá známějšímu Keckovu teleskopu – taktéž je vybaven segmentovým zrcadlem složeným ze 36 dílů ve tvaru šestiúhelníku – s celkovým průměrem 10,4 m. Konstrukce dalekohledu byla vybudována v nadmořské výšce 2267 m n. m. během sedmi let, vynaložené finanční náklady byly 130 miliónů euro. Na financování se kromě Španělska (90 %) podílelo i Mexiko (5 %) a University of Florida (5 %).

První zkušební pozorování dalekohledem se uskutečnilo 13. 7. 2007, kdy bylo nainstalováno 12 segmentů hlavního zrcadla. Sledovaným objektem se stala Polárka. Inaugurační ceremoniál se uskutečnil 24. 7. 2009 za účasti více než 500 astronomů, státních delegací a žurnalistů z Evropy a Ameriky.

Kopule dalekohledu Gran Telescopio Canarias na Kanárských ostrovech.

Další místo v současném pomyslném žebříčku zaujímá dvojice dalekohledů Keck, každý s průměrem objektivu 10 m. Oba se nacházejí na vrcholu vyhaslé sopky Mauna Kea (Havajské ostrovy). V této oblasti je 65 % jasných nocí v roce. I v jiných směrech jsou tu ideální pozorovací podmínky. První dalekohled byl zprovozněn v dubnu 1992 a druhý v lednu 1996. V průběhu pozorování počítačem řízená soustava senzorů a ovládacích prvků neustále udržuje optickou plochu dalekohledu v ideálním stavu, s odchylkou pouhé 4 nanometry (což je rozměr několika molekul, nebo chcete-li 25 000krát méně než  tloušťka lidského vlasu).

V únoru 1999 bylo na dalekohled Keck II instalováno přídavné zrcadlo jako součást systému tzv. adaptivní optiky, jehož tvar je měněn 670krát za sekundu v závislosti na stavu ovzduší. Za zmínku stojí také fakt, že se uskutečnilo společné pozorování galaxie NGC 4151 pomocí dalekohledů Keck I a Keck II. Oba dalekohledy tak fungovaly jako tzv. optický interferometr, jehož úhlové rozlišení odpovídá jednomu dalekohledu o průměru 85 m.

Dvojice dalekohledů o průměru 10 m na Keck Observatory (Mauna Kea, Havajské ostrovy)

V Jihoafrické republice, v pouštní oblasti Karoo, vyrostl další velký dalekohled. Je postaven na jednom z nejchladnějších a nejsušších míst v Jižní Africe. Primární zrcadlo Velkého jihoafrického dalekohledu SALT (Southern African Large Telescope) je nepohyblivé o rozměru 11 x 10 m a skládá se z 91 segmentů. Každý segment o tloušťce 50 mm je široký 1 m. Zrcadlo je neseno pomocí 1747 nosníků, které jsou upevněny v 383 držácích. Rotační osa dalekohledu je skloněná pod úhlem 37° od svislého směru.

Finanční náklady na výstavbu dalekohledu dosáhly 30 miliónů dolarů. SALT je mezinárodním projektem, na jehož realizaci se kromě Jihoafrické republiky (která poskytla přibližně 60 % zařízení), podílelo Německo, Polsko, USA, Nový Zéland, Anglie a Rusko. Přesně 5 let po zahájení pozemních prací byl jihoafrický dalekohled SALT dokončen. Úspěšně byla vyzkoušena digitální kamera SALTICAM v ceně 600 000 dolarů, která 1. 9. 2005 zaznamenala „první světlo“, zachycené optickou soustavou dalekohledu.

Pohled na složené zrcadlo největšího afrického dalekohledu SALT.

Velkých dalekohledů přibývá

Hobby-Eberly Telescope (HET) je určen především pro spektroskopii. Byl postaven na hoře Mount Fowlkes v Texasu, do provozu byl uveden v roce 1997. Zajímavé je nepohyblivé uspořádání primárního zrcadla dalekohledu. Optická osa hlavního zrcadla je skloněna o úhel 35° od svislého směru. Svojí konstrukcí a velikostí se podobá jihoafrickému dalekohledu SALT. Zajímavé je nepohyblivé uspořádání primárního zrcadla dalekohledu. Skládá se z 91 vyměnitelných částí, poskládaných do šestiúhelníku o velikosti 11,1 x 9,8 m. Jeho efektivní průměr tak dosahuje 9,2 m.

Pohled na kopuli dalekohledu Hobby-Eberly Telescope se složeným zrcadlem 11,1 x 9,8 m.

Large Binocular Telescope (LBT) byl postaven na Mount Graham v jihovýchodní části státu Arizona. Tvoří jej dvojice dalekohledů o průměru 8,4 m, které jsou umístěny vedle sebe, na společné montáži. S trochou nadsázky bychom tento dalekohled mohli přirovnat k obřímu triedru. Celková sběrná plocha světla odpovídá jednomu objektivu o průměru 11,8 m. Pokud budou pracovat jako interferometr, potom jejich výkon bude odpovídat rozlišení dalekohledu o průměru 22,8 m.

První pozorování jedním dalekohledem se uskutečnilo 12. 10 2005, první pozorování oběma zrcadly 11. 1. 2008. Povrch zrcadel je vybroušen s přesností jedné dvacetimilióntiny milimetru. Teleskopem bychom spatřili světlo hořící svíčky ve vzdálenosti 2,5 miliónu km. Dalekohled poskytuje snímky s vysokým rozlišením u velkého množství slabých objektů, přičemž zorné pole je mnohem širší než u běžných dalekohledů. V případě interferometru dosáhne 10krát lepšího rozlišení než Hubblův kosmický dalekohled HST.

Large Binocular Telescope (LBT) byl postaven na Mount Graham v jihovýchodní části státu Arizona.

Japonský dalekohled Subaru je vybaven objektivem o průměru 8,3 m a je vybudován na Mauna Kea, Havajské ostrovy, v těsném sousedství dalekohledů Keck. První pozorování dalekohled uskutečnil 28. 1. 1999, přičemž se zaměřil na Mlhovinu v Orionu. Zrcadlo dalekohledu je optická plocha s 261 počítačem řízenými aktivními členy, které podepírají zadní stěnu zrcadla a vysouváním nebo zasouváním vyrovnávají případné deformace při naklánění dalekohledu do požadované polohy. Tento systém je označován termínem „aktivní optika“. Navíc některé přístroje dalekohledu je možné použít v kombinaci se systémem adaptivní optiky.

Odlévání a chlazení zrcadla trvalo 3 roky, další 4 roky zabralo broušení, leštění a finální úpravy optické plochy objektivu. Povrch zrcadla je vybroušen s odchylkou pouhých 0,014 mikrometru (tj. přibližně 5 tisícin tloušťky lidského vlasu).

Japonský dalekohled Subaru je vybaven objektivem o průměru 8,3 m a je vybudován na vrcholu Mauna Kea.

Very Large Telescope (VLT) – největší soustava evropských dalekohledů byla vybudována na hoře Cerro Paranal na severu Chile, ve střední části pouště Atacama, která je považována za nejsušší místo na světě. Dalekohledy spravuje Evropská jižní observatoř ESO (European South Observatory), jejímž členem je od roku 2007 i Česká republika. Základem observatoře jsou čtyři dalekohledy, každý o průměru 8,2 m. Teleskopy byly uváděny do provozu postupně: Antu (1998), Kueyen (1999), Melipal (2000) a Yepun (2001).

Very Large Telescope je největší soustava evropských dalekohledů na hoře Cerro Paranal.

Mezi osmimetrové dalekohledy patří i dvojice Gemini North a Gemini South. Jejich objektivy mají průměr 8,1 metru. Severní dalekohled byl vybudován na Havajských ostrovech, na vrcholu vyhaslé sopky Mauna Kea. První pozorování s jeho pomocí astronomové uskutečnili v roce 1999, kdy jej namířili na galaxii M74. Druhý dalekohled byl postaven na jižní polokouli (Cerro Pachón, Chile) a první pozorování uskutečnil v roce 2000.

Dalekohled Gemini North je vybudován na Havajských ostrovech. 

Extrémně velký dalekohled

Čím větší průměr objektivu, tím více světla je teleskop schopen soustředit a tím více podrobnějších informací získat. Evropští astronomové se rozhodli postavit dalekohled, který hned tak někdo nepřekoná. Původní představy dokonce počítaly s dalekohledem o průměru 100 m. Konstruktéři jej označovali názvem OWL, což je zkratka anglického termínu OverWhelmingly Large Telescope (dalekohled mimořádně velkých rozměrů). Owl je v angličtině také sova, a ta jak známo, má velmi dobrý zrak. Kvality takového dalekohledu by umožnily astronomům například spatřit u blízkých hvězd planety, velikostí srovnatelné s naší Zemí.

Představa stometrového dalekohledu se však ukázala být nad současné technické možnosti. Vedení Evropské jižní observatoře dalo zelenou vypracování detailní studie menšího, avšak i tak extrémně velkého dalekohledu E-ELT (European Extremely Large Telescope). Studie poskytla veškeré podklady pro zahájení stavby obřího dalekohledu, který bude schopen pozorovat vesmír v oboru viditelného světla a infračerveného záření.

Od konce roku 2005 pracovala Evropská jižní observatoř ve spolupráci s astronomickou veřejností na definici nového dalekohledu. Na jeho konceptu se podílelo více než 100 astronomů z celé Evropy. Projekt počítal s dalekohledem o průměru 42 m. Hlavní zrcadlo mělo být sestaveno z 906 hexagonálních (šestiúhelníkových) segmentů, každý o průměru 1,45 m, sekundární zrcadlo mělo mít průměr větší než 6 m. Za účelem získání velmi ostrých a kvalitních snímků se počítalo s vybavením dalekohledu nezbytným systémem adaptivní optiky k odstranění vlivu atmosférických turbulencí. Zrcadlo o průměru 2,5 m mělo být za tímto účelem podepřeno velkým počtem ovládacích prvků schopných korigovat tvar optické plochy.

Pod vlivem finanční a hospodářské krize se hledaly úspory prakticky všude, což nakonec „odnesl“ i připravovaný dalekohled. Průměr jeho objektivu byl snížen ze 42 m na 39,3 m. Tím by náklady na jeho výrobu měly klesnout z 1,28 na 1,06 miliardy euro, což by mělo umožnit jeho výstavbu během 10 až 11 let. Finanční částkou 3 milióny euro přispěla jako první Česká republika.

Primární zrcadlo bude složené z 931 segmentů, každý segment bude mít tvar šestiúhelníku o průměru 1,4 m a tloušťku pouhých 50 mm. Zmenšen bude i průměr sekundárního zrcadla na 4,2 m.

Zrcadla systému adaptivní optiky budou začleněna do optické soustavy dalekohledu za účelem kompenzace neostrosti snímků vesmírných objektů, která je způsobena neklidem atmosféry. Jedno z těchto zrcadel bude podepřeno soustavou 6 000 aktivních členů (aktuátorů), jejichž úkolem bude „zakřivovat“ jeho tvar v závislosti na stavu atmosféry až 1000krát za sekundu, čímž bude dosaženo mimořádně kvalitního obrazu.

V březnu 2010 ESO vybrala pro budoucí umístění teleskopu horu Cerro Armazones v oblasti Antofagasta v Chile, v nadmořské výšce přes 3 000 metrů. Nový dalekohled bude integrován k observatoři Paranal, která již dnes hostí dalekohled VLT, interferometr VLTI a další přehlídkové teleskopy.

V průběhu října 2011 potvrdila nezávislá komise, že dalekohled je možné postavit v rámci předpokládaného rozpočtu 1 082 milionů Euro (při kurzu roku 2012). Detailní analýzy vedly k závěru, že návrh dalekohledu je technicky v pořádku. V prosinci 2011 odsouhlasil řídící orgán ESO rozpočet na následující rok, který zahrnuje mj. zahájení vývoje některých náročných optických součástí dalekohledu.

Předpokládá se, že dalekohled E-ELT začne pracovat na počátku příštího desetiletí. Chránit jej bude kopule o průměru téměř 86 m, jejíž výška dosáhne 74 m.

Dalekohled E-ELT (hmotnost 2 800 tun) bude schopen soustředit 100 miliónkrát více světla než lidské oko. Ve skutečnosti shromáždí 13krát více světla než všechny dalekohledy o průměru nad 8 m, které nyní astronomové používají. Stane se největším astronomickým „okem“ hledícím k obloze. Nikdo si zatím nedovede představit, jaké objevy budou s jeho pomocí dosaženy.

Předpokládá se, že nový dalekohled způsobí v astronomii doslova revoluci podobně, jako tomu bylo před více než 400 roky, kdy Galileo Galilei jako první použil svůj dalekohled - byť velmi primitivní - k pozorování vesmírných objektů.
Dalekohled E-ELT ve spojení se systémem adaptivní optiky bude více než 100krát citlivější než současné největší optické dalekohledy světa. Předpokládá se například, že umožní detailní studium planet obíhajících kolem jiných hvězd než Slunce (především planet v tzv. obyvatelných zónách, na jejichž povrchu se může nacházet kapalná voda), studium superhmotných černých děr, dovolí studovat původ a rozložení skryté hmoty ve vesmíru, a rovněž skryté energie, která vesmíru dominuje a urychluje jeho rozpínání.

Tak kvalitní dalekohled také astronomům umožní studovat hvězdnou „archeologii“ v blízkých galaxiích – tj. vývoj a zánik hvězd, jejich pohyby kolem středu galaxie a vzájemné ovlivňování. Stejně tak poskytne základní příspěvek k výzkumu vzniku a vývoje vesmíru  měřením vlastností prvních hvězd a galaxií. Snad tím umožní astronomům přesněji změřit hodnotu zrychlování expanze vesmíru, na níž se podílí právě nedávno objevená skrytá energie.

Dalekohled by měl poskytnout klíč k pochopení vzniku prvních objektů ve vesmíru: prvních hvězd, galaxií, černých děr a jejich vzájemných vztahů. Dalekohled E-ELT také pomůže hledat případné změny základních fyzikálních konstant v průběhu vývoje vesmíru, pokud k nim vůbec došlo.

Další oblastí, kde se může projevit kvalita nového dalekohledu, je pátrání po přítomnosti vody a organických molekul v protoplanetárních discích v okolí mladých hvězd, kde mohou vznikat nové planety podobné Zemi. To může přispět k řešení problematiky vzniku a formování planet, a také nás více přiblížit k odpovědi na otázku, zda jsme ve vesmíru sami.

Kresba vzhledu připravovaného evropského dalekohledu E-ELT se zrcadlem o průměru 39,3 m.

Co připravují jinde ve světě

Nejen evropští astronomové připravují ještě dokonalejší dalekohledy, než se používají dnes. Koncem tohoto nebo počátkem příštího desetiletí by mohlo začít fungovat několik dalších velkých optických dalekohledů. Připomeňme si alespoň některé z nich.

Large Synoptic Survey Telescope (LSST) je kompaktní dalekohled, který bude vybaven objektivem o průměru 8,4 m. Bude schopen pořizovat snímky velmi slabých kosmických objektů. Cílem bude průběžné snímkování celé oblohy noc co noc; celou oblohu zvládne vyfotografovat během tří nocí. To umožní astronomům především pozorovat objekty, které mění svoji jasnost nebo se pohybují velmi rychle po obloze. První pozorování se předpokládá v roce 2020. Jeho pozorovací stanoviště bude v Chile (Cerro Pachón).

Large Synoptic Survey Telescope (LSST) je kompaktní dalekohled s objektivem o průměru 8,4 m.

Seskupení několika univerzit a institucí připravuje projekt velkého dalekohledu Giant Magellan Telescope (GMT), který bude schopen soustředit 70krát více světla než Hubblův kosmický teleskop (HST) na oběžné dráze kolem Země, přičemž pořízené snímky budou mít 10krát vyšší kvalitu. Nový dalekohled bude postaven v Andách (Las Campanas, Chile). Bude jej tvořit 6 zrcadel o průměru 8,4 m, umístěných kolem sedmého zrcadla o stejném průměru – to vše na jedné montáži. Jeho optická plocha bude ekvivalentní jednomu dalekohledu o průměru 24,5 m. Dokončení výstavby se předpokládá v roce 2020.

Připravovaný projekt velkého dalekohledu Giant Magellan Telescope (GMT).

Nadace Gordona a Betty Mooreových vyčlenila peněžní částku na financování návrhu projektu velkého dalekohledu TMT (Thirty-Meter Telescope) – optického dalekohledu s objektivem o průměru 30 m. Bude jej tvořit 492 hexagonálních segmentů o průměru 1,45 m. Sběrná plocha nového dalekohledu bude téměř 10krát větší než u dalekohledů Keck. Zatím je navržena koncepce dalekohledu, který bude pracovat v oblasti viditelného a infračerveného záření. Postaven by měl být na Havajských ostrovech a první pozorování se očekává v roce 2022. Jeho úkolem bude mj. hledání života na exoplanetách.

Návrh projektu velkého optického dalekohledu TMT (Thirty-Meter Telescope) s objektivem o průměru 30 m.

František Martinek, spolupracovník Hvězdárny Valašské Meziříčí

Vložit nový příspěvek