---

---

 

VESMÍRNÉ OBJETÍ

Gigantický kosmický výbuch ukázal, jak vzniká zlato

Martin Uhlíř

20. 1. 2018 | aktualizace 21. 1. 2018 11:15

 

 

Učinil jsem totéž s kamenem červeným (...) a transmutoval jsem přibližně stejně čistého zlata lepšího než zlato obecné, jemnějšího a ohebnějšího,“ napsal údajně ve 14. století Nicolas Flamel. Oním kamenem mínil francouzský alchymista rumělku, minerál obsahující rtuť, kterou se snažil změnit ve vzácný žlutý kov.

I mudrc hledající velká tajemství, jehož jméno zazní také v příbězích Harryho Pottera, by se možná divil, že do nitra skutečné alchymistické pece nahlédnou lidé až v roce 2017. Umožní jim to velké dalekohledy, superpočítače, kosmické družice, mnohakilometrové detektory gravitačních vln a další přístroje. Transmutace, o jakých Flamel snil, totiž probíhají ve vesmíru – a až donedávna jsme s jistotou nevěděli, jak tam těžké prvky včetně zlata vznikají. Upřesnil to až jeden z největších vědeckých objevů uplynulého roku.

Dunění hromu a vesmírný blesk

Loni 17. srpna ráno zavibroval Codymu Messickovi telefon. „Zastavil jsem se na schodech, zíral na displej a říkal si: Páni!“ vyprávěl fyzik později časopisu Nature. Vědec působí na Pensylvánské státní univerzitě a je součástí týmu kolem detektoru gravitačních vln LIGO. Právě z něj mu zablikala na mobilu zpráva, jež rozvířila dosud klidné ráno: Někde v dalekém kosmu došlo ke kataklyzmatické události, nejspíš srážce dvou hvězd, která rozvlnila samý časoprostor.

Gravitační vlny představují zcela nový způsob, jak zkoumat vesmír. Šíří se podobně, jako když vhodíme kámen na hladinu rybníka. Pokud dospějí k Zemi, začnou ji nepatrně deformovat, asi jako když stlačujeme a natahujeme nafukovací balonek – jen jde o deformace menší než poloměr atomu. A spolu s planetou stlačují a natahují i dvojici vzájemně kolmých, tři až čtyři kilometry dlouhých rour detektoru, který pak vyhlásí poplach.

Detektory gravitačních vln zachytí deformaci Země menší než poloměr atomu. (LIGO ve státě Washington)

Gravitační vlny se podařilo poprvé zachytit v roce 2015 (viz rámeček Nejprve zklamání, pak úspěch) a od té doby se časoprostor v okolí Země výrazněji zachvěl ještě několikrát. Loni v srpnu se však odehrálo něco mimořádného: necelé dvě sekundy po gravitačních vlnách totiž ohlásila jedna z vědeckých družic na oběžné dráze Země záblesk gama záření přicházející odkudsi z oblohy nad jižní polokoulí.

Snem astrofyziků je zdroj gravitačních vln ve vesmíru najít; skutečně jej uvidět. Detektory však dosud byly příliš hrubé, aby dostatečně přesně určily místo na obloze, odkud vlna přichází, a zúžily tak oblast pátrání po záblesku, který by ji mohl doprovázet. Teprve loni v červnu se ke dvěma vylepšeným americkým detektorům LIGO připojila podobná italská observatoř Virgo a výpočty se mohly zpřesnit.

Průlom pak na sebe nenechal dlouho čekat. Během srpnového poplachu fyzici spočítali, že zdroj gravitačních vln, jež tentokrát rozechvívaly Zemi nezvykle dlouhých 100 sekund, leží v určité malé části oblohy v souhvězdí Hydry. Čtyřicet minut po prvním poplachu zalarmovali zhruba 70 astronomických týmů z různých částí světa, aby začaly inkriminovanou oblast sledovat. Nebylo to snadné: ve vhodných observatořích vládl v tu chvíli den, vypočtené místo se navíc nacházelo blízko Slunce. Teprve když se setmělo, jeden relativně malý teleskop v Chile jako první zpozoroval modrou tečku v galaxii NGC 4993 – zářící bod mnohem slabší než okem viditelné hvězdy, který tam dřív nebyl.

Zdánlivě nepatrné světélko vzdálené od Země 130 milionů světelných let, takzvanou kilonovu, rozzářila srážka dvou neutronových hvězd – vyhaslých hvězdných zbytků, jež jsou zhruba stejně těžké jako Slunce, mají ale poloměr jen asi deset kilometrů. Lze si to představit asi tak, jako kdyby někdo „našlapal“ celou hvězdu do koule o průměru většího městského centra a katapultoval ji proti jinému podobnému objektu.

Sen se tak splnil. Vicky Kalogera, astrofyzička z týmu kolem LIGO, přirovnala v CNN předchozí detekce gravitačních vln k situaci člověka v místnosti bez oken, který slyší dunění hromu, ale bouřku nevidí. Během srpnového chvění časoprostoru však dotyčný vyběhl ven, poprvé viděl i blesky a mnohem lépe pochopil, o co vlastně jde. Astronomové mohli kilonovu, objekt zářící asi 10krát až 100krát méně než supernova, studovat zhruba devět dní, než pohasl. A jednou z věcí, které nově nasvítil, byl právě způsob, jakým v přírodě vzniká zlato, platina, uran či rtuť.

Jednou za život

Nejlehčí prvky, vodík a helium, se rodily již během chladnutí kosmu nedlouho po velkém třesku. Další pak vznikají při termojaderné fúzi, spojování atomových jader v nitru hvězd. Ani ta nejhmotnější hvězda však nedokáže jadernou fúzí vyrobit těžší prvky než železo nebo nikl. K tomu je potřeba úplně jiný proces: proud neutronů bombardujících atomová jádra.

Bankéři by se divili: kilonova vyrobila zlato o hmotnosti Země a ještě víc platiny.

Vědci se od padesátých let 20. století domnívali, že vhodné podmínky k masové výrobě těžkých prvků zajišťují především výbuchy supernov. Po explozi se vesmírem žene vyvržený materiál vystavený mohutnému toku neutronů a vzniká například zlato. Koncem minulé dekády se ale objevily pochybnosti. Modely běžící na superpočítačích ukázaly, že těžké prvky by pak měly být v kosmu rozprostřeny mnohem rovnoměrněji, než pozorujeme. Supernova, výbuch velmi hmotné hvězdy v závěrečné fázi jejího aktivního života, kdy vyčerpá podstatnou část zásob paliva pro fúzi, je poměrně častý jev – a kdyby právě ona byla nejdůležitější porodnicí těžkých prvků, nemělo by jejich zastoupení ve hvězdách či mračnech prachu kolísat tak výrazně, jak to v kosmu vidíme.

Kolem roku 2010 se proto objevily práce, které za hlavní zdroj pokládaly právě srážku dvou neutronových hvězd, zbytků po výbuchu supernovy. Oba účastníci takové kolize kolem sebe jako dvojice tanečníků krouží a stále rychleji se přibližují, až nakonec v posledním okamžiku rozechvějí vesmír gravitačními vlnami. Vzápětí si „padnou do náruče“, splynou a vyvolají obrovskou explozi. Astrofyzici předpokládali, že se takové srážky musí v kosmu odehrávat, a spočítali, co bychom pozorovali, kdyby informace o některé z nich dospěly k Zemi.

Počítačové modely tak vlastně poprvé popsaly vnitřek skutečné alchymistické pece: bezprostředně po kolizi, během nejvýše sekund, jsou atomová jádra v místě srážky bombardována obrovským množstvím neutronů. Vyšlehne záblesk gama záření a vznikají jádra těžkých radioaktivních prvků, jež se vzápětí rozpadají a mění na něco, co známe i ze Země – zlato, platinu, uran, iridium, rtuť a podobně. Část materiálu je vymrštěna do okolního prostoru, dosáhne až čtvrtiny rychlosti světla a září v optickém spektru. „Předpověď říkala, že na začátku bude tento materiál zářit hlavně v modrém světle, postupně zčervená a brzy pohasne. 

Charakter spektra by měl navíc naznačovat, že jsou zároveň přítomny prvky jako zlato či prvky vzácných zemin, které by při explozi vznikly,“ vysvětluje Milan Krtička z Matematicko-fyzikální fakulty UK.

Až do loňského srpna to byla jen teorie, výbuch kilonovy však přinesl důkazy, že je nejspíš správná. „Spektra byla téměř nerozlišitelná od předpovědí,“ uvádí v Nature astronomka z NASA Eleonora Troja. „Když se taková předpověď potvrdí, je to pro zúčastněné euforický pocit, jaký nejspíš zažívají po úspěchu sportovci nebo umělci,“ dodává Krtička. A jisté ohromení mohou zažít i bankéři: zlata vyrobila pozorovaná kilonova tolik, že by svou hmotností vyvážilo Zemi, platiny vzniklo ještě víc.

Podle již citované CNN „žádný vědec, který se zapojil do zkoumání záblesku, toho ve dnech a týdnech po detekci moc nenaspal. Byl to pro ně objev, jaký se podaří jednou za život.“

Zrozeni z hvězd

Pozorování vesmírné kolize znovu potvrdilo, že téměř vše včetně Země a jejích obyvatel pochází z hvězd, jež se v kosmu rodily už v jeho dávné minulosti a rodí dodnes. Sluneční soustava se před necelými pěti miliardami let vytvářela z prachoplynového mračna, které už obsahovalo všechny stavební kameny našeho světa. Pohlédneme-li na Mendělejevovu periodickou tabulku, lze s trochou zjednodušení říci, že prvky až po železo vznikaly jadernou fúzí v nitrech předchozích generací hvězd – Slunce je zřejmě hvězdou třetí generace, formovanou z „popela“ předchozích dvou hvězdných generací. Většina těžších prvků se pak vytvořila při explozích podobných té, jaká zazářila na obloze loni v srpnu.

A zatímco kdesi v kosmu žhnuli předkové Slunce, obě neutronové hvězdy, jejichž srážka rozzářila kilonovu, už tančily svůj vesmírný tanec. Podle Vicky Kalogera totiž vznikly již v době, kdy vesmír byl pouhé dvě miliardy let starý (dnes je mu necelých 14 miliard let). Po celou dobu pak obě nesmírně malé, velmi hmotné a chladné hvězdy obíhaly kolem společného těžiště, až se nakonec srazily. Dalších 130 milionů let letěly gravitační vlny a záření vesmírem, až dorazily k Zemi.

Kilonovy časem možná prozradí ještě víc. Mohou poskytnout nové informace o nitru neutronových hvězd, kde je jaderná hmota natěsnána tak, že tu možná přestávají platit známé přírodní zákony. A také o tom, co se děje v epicentru srážky: někdy zřejmě ihned vzniká černá díra, jindy kratičký okamžik existuje jakási neutronová „pahvězda“ – loni se kilonovu podařilo na nebi najít přece jen příliš pozdě na to, aby se to vyjasnilo. Existuje také naděje, že se díky pozorování gravitačních vln a následného záblesku podaří časem, po mnoha dalších záblescích kilonov, přesněji spočítat kosmologickou konstantu udávající rychlost rozpínání vesmíru.

„Je to, jako kdybychom dosud znali jen statické černobílé obrázky, a náhle se ocitli v trojrozměrném IMAX kině,“ přibližuje nové možnosti Laura Cadonati, fyzička z Georgijského technologického institutu a jedna z mluvčích týmu kolem detektoru LIGO. Snad si tedy vesmír nedá s další kilonovou načas a nabídne zajímavý 3D program.

 Nejprve zklamání, pak úspěch

Existenci gravitačních vln předpověděli už začátkem minulého století fyzici Henri Poincaré a Albert Einstein. První detektory schopné tyto deformace časoprostoru registrovat zahájily činnost na začátku minulé dekády, dlouho ale nezaznamenaly vůbec nic; změnilo se to poté, co konstruktéři podstatně zvýšili jejich citlivost a tím rozšířili oblast vesmíru, kterou mohou sledovat. Podařilo se pak zachytit gravitační vlny z několika srážek černých děr. Loni v létě se ke dvěma předělaným americkým observatořím LIGO připojil rovněž zdokonalený detektor v Itálii zvaný Virgo. Brzy poté díky součinnosti tří detektorů astrofyzici na obloze našli kilonovu, výšleh záření po srážce neutronových hvězd, a poprvé tak zdroj gravitačních vln skutečně spatřili.

Ve Slunci jen pomalu

Prvky těžší než železo a nikl vznikají v kosmu tak, že se do atomových jader (třeba právě jader železa) strefují neutrony a zachycují se v nich. Jádro je pak nestabilní a neutron, který je v něm „navíc“, se po čase rozpadá na proton a další částice. Nový proton v jádře znamená, že už nejde o původní prvek – například ze železa se stane po rozpadu jednoho neutronu kobalt, z kobaltu měď a tak postupně dál až po olovo a uran. Ve vesmíru se to děje takzvaným pomalým procesem v některých hvězdách – třeba ve Slunci k tomu bude docházet těsně před jeho vyhasnutím (přeměnou v bílého trpaslíka). Tímto procesem ale hvězdy vyrobí jen menší množství těžkých prvků; hlavním zdrojem je takzvaný rychlý proces, při němž je tok dopadajících neutronů neobyčejně silný a jaderná přeměna se odehrává mnohem rychleji. Loňské pozorování kilonovy ukázalo, že rychlý proces s největší pravděpodobností probíhá hlavně těsně po srážce dvou neutronových hvězd.

Z časopisu Respekt převzal K. Šobáň

 

---

 

SpaceX úspěšně vyzkoušel vypuštění družice s pomocí již použité rakety

ČT 24 AKTUALIZOVÁNO

     31. 3. 2017

Americká soukromá společnost SpaceX v noci na pátek jako první na světě opakovaně použila první stupeň nosné rakety k vynesení družice na oběžnou dráhu. Tento krok má v budoucnosti zlevnit a zrychlit vesmírné lety. První stupeň rakety, který se poprvé vydal do vesmíru téměř před rokem, po své druhé misi znovu úspěšně přistál na Zemi. Šéf firmy Elon Musk označil počin za revoluční a stanovil další cíl: uskutečnit dva lety se stejnou částí rakety během 24 hodin.

K historickému letu se raketa Falcon 9 vydala z odpalovací rampy, která byla využívána k misím Apollo při letech na Měsíc a později i raketoplánů. Z mysu Canaveral na Floridě odstartovala raketa se spojovací družicí na palubě podle plánu ve čtvrtek v 18:27 místního času (pátečních 00:27 SELČ).

O dvě minuty a 41 vteřin později se první stupeň rakety, dlouhý 41 metrů, oddělil od zbytku rakety s družicí. Po osmi minutách a 32 vteřinách letu přistal na plošině plovoucí v Atlantickém oceánu, což doprovázely nadšené ovace v řídícím středisku. Na oběžnou dráhu se družice dostala bez problémů 32 minut po startu. 

Raketa vynesla na oběžnou dráhu komerční komunikační družici SES-10, která má zajišťovat televizní vysílání a další komunikační služby pro Latinskou Ameriku. Patří lucemburské společnosti SES, která za účast na nevyzkoušeném experimentu dostala od SpaceX nespecifikovanou slevu.

       Je to takový přelom?

 

„Prvním opakovaným letem rakety orbitální třídy na světě bude mise se satelitem SES-10 znamenat historický milník na cestě k plnému a rychlému opětovnému používání (nosných raket),“ konstatovala společnost SpaceX na svém webu.

„Pokud se nyní opět podaří úspěšné přistání, bude to nový krok, otvírající možnosti vícenásobného používání prvních stupňů nosných raket, a tedy nikoli nepodstatného snížení nákladů na jednotlivé starty. Úspěchy Elona Muska a jeho nadšených spolupracovníků ze SpaceX jsou nejen inspirací, ale staly se také do určité míry velkou výzvou – v polovině března oznámila Čína, že zvažuje u svých kosmických raket vícenásobné použití jejich základních prvních stupňů. Po startu z vnitrozemských kosmodromů by stupně přistávaly na pevnině, při startech z kosmodromu Wenchang (Wen-čchang) by přistávaly na moři,“ uvedl český expert na dobývání vesmíru Pavel Toufar.

---

 

---

Smutná zpráva:

V pátek, 17.2.2017 nás navždy opustil náš kolega a přítel Saša Římovký. Po dlouhá léta byl členem astronomického kroužku hvězdárny v Uherském Brodě. Jemu vděčím, že mne přivedl v roce 1970 na brodskou hvězdárnu a spolu jsme nejprve pracovali v sekci fotografické. Začínali jsme tehdy s barevnou fotografií - pořídili jsme spoustu snímků jak z pozorování přes dalekohled, tak reportáží z činnosti hvězdárny i pozorování astronomických jevů.

V poslední době jsme ve skupině pro sluneční hodiny realizovali řadu projektů.

Byl to dobrý kamarád  a přítel, který nezkazil žádnou legraci. Bude nám chybět a nikdy na něj nezapomeneme.

Karel Šobáň a Zdenek Šiftař

---

 

SVĚT, KDE PRŠÍ UHLOVODÍKY

Mimozemský život bych hledal u Saturnu, říká Christophe Sotin, jeden z předních výzkumníků sluneční soustavy 

Martin Uhlíř a Foto: Milan Jaroš

26. 11. 2016 | aktualizace 27. 11. 2016 1:34

Z oranžové mlhy se noří horské hřebeny, síť říčních údolí, černošedé šikmé plochy připomínající suťové svahy. Tmavou krajinu narušují světlé skvrny, nejspíš z vodního ledu. Po přistání, v přítmí připomínajícím soumrak pošmourného dne, ukazují fotografie pláň pokrytou okrouhlými balvany i oblázky. Přes zorné pole přejde stín padáku. Na obloze září malý rudý kotouček slunce. Skoro jako na Zemi; tenhle svět se však nachází miliardu kilometrů od modré planety a stěží může být odlišnější.

Huygens, přistávací modul sondy Cassini, dosedl na povrch Saturnova měsíce Titanu v lednu 2005. Údaje z dosud jediného přistání ve vnější sluneční soustavě vědci vyhodnocovali léta a ještě nejsou u konce. Začátkem letošního roku představili nové video obohacené o dosud neznámé snímky pořízené právě během sestupu a po dosednutí. Asi čtyřminutový film nabízí nejpodrobnější a nejrealističtější pohled na chladný svět, kde teplota na povrchu je minus 180 stupňů Celsia, prší tu uhlovodíky a v řekách teče místo vody kapalný zemní plyn.

Přistávací modul Huygens měl na starosti geofyzik Christophe Sotin, jeden z vedoucích vědců v americké Laboratoři tryskového pohonu (JPL), která pro NASA vyvíjí robotické sondy a zajišťuje jejich vědecký program. I díky němu se výzkum Titanu stal jednou z nejúspěšnějších misí v dějinách kosmonautiky. Během nedávné přednášky na Matematicko-fyzikální fakultě UK tento Francouz, který ve Spojených státech začal pracovat před deseti lety, nazval Saturnův měsíc světem dvou oceánů: jeden tvoří povrchová moře kapalných uhlovodíků, pod povrchem se pak ukrývá oceán slané vody.

Titan je větší než planeta Merkur, má husté ovzduší tvořené hlavně dusíkem a je geologicky mnohem aktivnější než Mars nebo Venuše. Jsou tu třeba i „písečné“ duny, ve skutečnosti tvořené jakýmsi tmavým sněhem z organických látek, existuje tady koloběh srážek, střídají se roční období. S Christophem Sotinem jsme hovořili mimo jiné o tom, zda by se na Titanu mohl vyskytovat život.

Na povrchu Titanu jsou moře a řeky tvořené kapalným metanem, tedy – zjednodušeně – kapalným zemním plynem. Lze si představit, že jej odtud jednou budeme vozit na Zemi?

Nedávno jsem o Titanu přednášel několika lidem z Texasu a říkal jsem jim, že je to poslední čerpací stanice na cestě ze sluneční soustavy. Velmi je to zaujalo. Zmiňte se před Texasanem o plynu a nadchnete jej. Ale vozit metan na Zemi? Nikdy bychom neměli říkat nikdy, nevíme, jaké technologie přinese budoucnost; s těmi současnými by však byla doprava metanu tak drahá, že o tom vůbec nemá smysl přemýšlet. Pokud byste si ale na Titan přivezl kyslík, pak můžete tamní metan a další uhlovodíky využít v nějakém motoru.

Kdybyste se ocitl tam, kde přistál modul Huygens, co byste viděl?

 

Místo, kde přistála sonda, bych tolik navštívit nechtěl. Pokud bych psal turistického průvodce po Titanu, doporučil bych spíš oblast severního pólu, kde jsou jezera a moře. Tam by se dalo jezdit třeba na mořském kajaku – pomineme-li fakt, že je tam poněkud zima. Oblast přistání naproti tomu trochu připomíná Mars: poušť, kameny, vyschlé řečiště. Všechno je oranžové, v pozadí hory, nějaká říční údolí, kaňony, ne ovšem s útesy, jaké vidíme na Marsu. Kameny povalující se ve vyschlém řečišti jsou z vodního ledu. Teplota je tak nízká, že je tvrdý jako skála.

Než řečiště vyschlo, tekl jím rovněž metan. Jak dávno to bylo?

 

Nevíme. Před pěti lety? Před milionem roků? Sonda neměla přístroje, které by to umožnily zjistit. Ale mohlo to být klidně nedávno. Období uhlovodíkových dešťů může přicházet jednou za rok, což na Titanu znamená 30 pozemských let. A téci tudy nemusel jen metan, ale také další uhlovodík etan (zemní plyn, na kterém doma vaříme, se skládá hlavně z metanu, obsahuje ale i etan – pozn. red.). Také asi 150 metrů hluboká moře u severního pólu jsou především z metanu, jeden z přístrojů ale zaznamenal i etan. V každém případě je Titan kromě Země jediným tělesem ve sluneční soustavě, na jehož povrchu je kapalina.

Proč jste si tedy vybrali tak „nudné“ místo k přistání?

 

Když jsme misi plánovali, nevěděli jsme nic o tom, jak to na Titanu vypadá. Byla to prostě neprůhledná oranžová koule, ovzduší měsíce je plné mlhy. Je jako Los Angeles – nevidíme daleko, částice v ovzduší pohlcují světlo. Mysleli jsme si, že celý povrch pokrývá oceán z uhlovodíků, vysvětlovalo by to přítomnost metanu v atmosféře. Místo přistání jsme si vybrali tak, aby bylo blízko rovníku a na opačné straně měsíce než Saturn, což manévr zjednodušilo. Přepokládali jsme, že modul dosedne na hladinu oceánu. Místo toho jsme objevili krajinu s horami, řečišti, „písečnými“ dunami.

Misi Cassini jste začal připravovat už v roce 1989. Sonda pak odstartovala v roce 1997 a k Saturnu letěla sedm let. Jak jste se cítil, když jste po tolika letech příprav spatřil první snímky z povrchu Titanu?

 

Každý z obrázků pořízených infračerveným fotoaparátem byl úžasný. Ale vedoucí projektu za námi přišel a neusmíval se. Přišli jsme o polovinu snímků, protože jsme měli dva kanály pro přenos dat a jeden nefungoval. Někdo ho prostě a jednoduše zapomněl zapnout.

Výprava stála přes tři miliardy dolarů, přistání na Titanu bylo jednou z nejdůležitějších součástí – a někdo zapomněl stisknout vypínač?

 

Bohužel. Druhý kanál měl původně sloužit jen jako záloha, ale vedoucí projektu rozhodl, že místo toho rozložíme obrázky mezi oba dva. Polovinu snímků jsme tak ztratili.

Sondu Cassini vyslala k Saturnu NASA, přistávací modul Huygens však navrhla a zkonstruovala Evropská kosmická agentura ESA. Jak to, že Evropa v roce 2005 dokázala přistát na Titanu a před několika týdny to nezvládla na mnohem bližším a známějším Marsu, kde havarovala sonda Schiaparelli?

 

Přistání na Marsu je podstatně těžší než na Titanu. Na Titanu je hustá atmosféra podobná té na Zemi, tlak na povrchu je dokonce o polovinu vyšší. Vystačíme proto s padákem, nepotřebujeme brzdicí rakety. Na Marsu jsou naopak důležité, padák měkké přistání nezajistí. NASA pro tento účel vyvinula například technologii „nebeského jeřábu“, kdy se sonda spouští na povrch z plošiny nadnášené raketovými motory.

Američané poslali na Mars už čtyři rovery. Není tedy Evropa přece jen beznadějně pozadu?

 

I selhání jsou důležitá, učíme se z nich, jak to příště udělat lépe. Ostatně i v celosvětovém měřítku NASA dokázala na Marsu přistát jako jediná. Ruský přistávací modul (Mars 3 v roce 1971 – pozn. red.) fungoval jen několik vteřin, zřejmě proto, že ho zakryl vlastní padák. Díky tomu jsme si uvědomili, že se padák musí od sondy oddělit dřív, než dosedne.

Řekl jste, že nejzajímavějším místem pro přistání na Titanu by byla moře poblíž severního pólu. Plánují se mise, které by je prozkoumaly?

 

V roce 2010 byla navržena sonda TiME – Titan Mare Explorer. Využívala by jaderné zdroje energie, aby mohla na povrchu měsíce pracovat déle (měla to být jakási plošina plující po hladině metanového moře na Titanu – viz obrázek). Mise postoupila až do nejužšího výběru, ale zelenou nakonec nedostala. Místo ní prošel InSight, seizmometr na povrchu Marsu.

Pokud by podobná mise v budoucnu byla schválena, neobáváte se kontaminace moří na Titanu pozemskými bakteriemi?

 

Spolupracujeme s Úřadem pro planetární ochranu, součástí NASA. Je velmi těžké poslat do vesmíru přístroj, na kterém by nebyly žádné mikroorganismy, vyžaduje to velmi složitou sterilizaci. Na sondě mohou cestovat spící pozemské bakterie, které přežijí let a za vhodných podmínek se probudí. Na Titanu však pro ně vhodné podmínky nejsou, je tam příliš zima.

A co místní život? Většinou o něm uvažujeme jen tam, kde je kapalná voda. Je to ale nutná podmínka?

 

Někteří vědci si zkoušejí představit, jak by mohl vypadat život, který by se vyvinul v kapalných uhlovodících. Lze to ovšem velmi těžko odhadnout, naše vědomosti na to v podstatě nestačí. Pozemské bakterie se sice vyskytují na ropných skvrnách, ale jen na jejich povrchu, na rozhraní mezi uhlovodíky a vodou. Z uhlovodíků získávají energii, uvnitř však trvale nepřežijí. Dalším prostředím, o kterém se uvažuje, je kapalný oxid uhličitý. Na některých planetách mimo sluneční soustavu by mohla existovat moře či jezera kapalného CO₂. Má smysl se tedy ptát, jaké by mohly být organismy, kterým by se v nich dařilo. Jasnou představu ale nemáme.

Nedávno byli fanoušci výzkumu planet svědky strhující debaty: na povrchu Marsu se našly stovky metrů dlouhé tmavé pruhy na některých svazích, možné svědectví o působení kapalné vody těsně pod povrchem, která strhává písek. Rover Curiosity to nemá k nejbližšímu daleko a mnoho vědců navrhovalo, aby k němu přijel a prozkoumal jej. Jiní varovali před kontaminací. Jak diskuse dopadla?

 

Úřad pro planetární ochranu to nakonec zakázal, Curiosity k tmavému pruhu nepojede. Nebyl dostatečně sterilizován.

Ale bylo přece možné, že se v kráteru Gale, kde přistál, s vodou setká…

 

Nebylo to pravděpodobné. Víme, že přímo na povrchu Marsu žádná kapalná voda není. A sonda nemá přístroj, který by mohl vrtat dostatečně hluboko. Umí pouze nabrat materiál z povrchu, trochu jej seškrábnout. Jestliže se teď ukázalo, že se nedaleko roveru pravděpodobně vyskytuje solné prostředí, z něhož tání uvolňuje kapalnou vodu, a že si tu lze představit třeba i existenci nějaké místní formy života, je to úplně nová situace. Curiosity ostatně ani nedisponuje přístroji, které by život identifikovaly.

Jak na novou situaci budete reagovat?

 

Tmavé linie má prozkoumat příští rover NASA, jeho start se plánuje na rok 2020. Připravuje se i evropský rover, ten by měl dokonce umět vrtat pod povrch.

Co byste se o kosmu dozvěděl vůbec nejraději?

 

Největší záhadou je původ života. Vyvinul se pouze na Zemi? Může vzniknout jen tam, kde je voda? Na dně oceánu, v místech, kde ze dna tryská horká kapalina?

A kde ve sluneční soustavě byste hledal odpověď?

 

Především na Enceladu, dalším ze Saturnových měsíců. Pod ledem tam existuje oceán kapalné vody. U jižního pólu z něj skrz led tryskají do vesmíru gejzíry vodní páry. Můžeme tak získat vzorky z oceánu velmi snadno, pouhým průletem mračen vyvrhovaných z gejzírů. Pomocí sondy Cassini jsme také ukázali, že uvnitř měsíce existuje hydrotermální aktivita. Podobá se známým vývěrům horké vody na dně pozemských oceánů, kde se to hemží prazvláštními organismy. A jestliže se podmínky na Enceladu podobají těm na Zemi, je možné, že se život vyvinul i na tomto velmi malém měsíci Saturnu. Sonda by to mohla zjistit: hledala by při průletu mračna chemické stopy přítomnosti organismů.

Cassini jím ale neprolétne, příští rok její mise končí úmyslnou srážkou se Saturnem. Chystá se už další mise?

 

V rámci programu New Frontiers (Nové hranice) připravuje NASA i misi k Enceladu. Možných cílů pro sondy tohoto programu je nicméně sedm, například i znovu Titan, a ne ke všem se poletí. Enceladus navíc zatím nebyl schválen a rozhodnutí nepadne dříve než příští rok. Ale i po jeho schválení potřebujeme pět let na přípravu a zhruba osm let potrvá cesta. Takže si lze představit, že Enceladus prozkoumáme nejdříve někdy v letech 2030–2032.

---

Polostínové zatmění Měsíce dne 16.9.2016

Toto zatmění je poměrně divácky neatraktivní - lze pozorovat jen mírné "zakouření" okraje kotouče. Pokusil jsem se jev vyfotografovat a mírnou úpravou v obrazovém manageru zvýraznit. (Fotoaparát Olympus UZ 600, korekce -2 clony, čas 19:10 SELČ).

K.Š.

 

---

NEJHLUBŠÍ ZÁHADY SVĚTA

Opravdu existují tajemství, která nikdy nerozluštíme?

Martin Uhlíř

V roce 1835 francouzský filozof Auguste Comte prohlásil: „Nikdy nebudeme žádnou metodou schopni studovat chemické složení hvězd.“ O pár desetiletí později se přišlo na to, že světlo přicházející z jakékoli hvězdy prozradí její složení tak dokonale, jako bychom její kus měli v laboratoři. Mýlil se a jeho výrok je dodnes varováním před zbytečnou skepsí v poznávání světa.

Minimálně proto, že znalostí přibývá exponenciálně – od konce druhé světové války se počet publikovaných vědeckých článků zdvojnásobuje každých devět let. Podařilo se zjistit, jak starý je vesmír a jak dlouho v něm existuje Homo sapiens, proniknout do kosmu a přenechat jeho výzkum robotům, naučit se, jak myšlenkou ovládat umělou paži. Svět propojila informační dálnice a nesmírně se zjednodušila komunikace. Stále dokonalejšími přístroji hledí vědci téměř k okamžiku vzniku vesmíru i do nitra hmoty.

Lidé v nich vidí hlasatele zásadních pravd, což je úloha, kterou dříve zastávali kněží. Zvěst, již vědci předkládají, je však často matoucí. Začátkem minulého století svět vypadal jednoduše a vypočitatelně, pak se ale obraz zkomplikoval. Postupně se objevila relativita, kvantová fyzika a teorie chaosu. Kategorie, jež se dříve zdály absolutní, ztratily význam, který jim přisuzovaly generace předků. Svět zprostředkovaný smysly se ukázal být součástí mnohem složitější reality, ne-li rovnou iluzí. Navíc vyšlo najevo, že viditelný vesmír tvoří jen necelých pět procent všeho, co existuje – a stále nevíme, co je ten zbytek. Místo aby věda dolaďovala poslední detaily přehledné fresky poznání, odkrývá každou dekádu nový oceán neznáma.

 

Kam až lze na téhle cestě dojít? A existují otázky, které spadají do oblasti vědy, ale přesto na ně z nějakých zásadních důvodů nikdy nenajdeme odpověď? V nové knize What We Cannot Know (Co nemůžeme vědět) se nad tím zamýšlí Marcus du Sautoy, matematik, který učí v Oxfordu, kde také po Richardu Dawkinsovi usedl do prestižního křesla profesora zodpovědného za popularizaci vědy.

Má čas počátek, nebo běží od věčnosti? Je náš vesmír jen jedním z mnoha? Je kvantová fyzika konečným, byť matoucím klíčem k pochopení mikrosvěta, nebo pouze přiblížením hlubší, doposud neznámé teorie, jak věřil Einstein? V knize, na kterou upozornil vědecký časopis Nature nebo deník The Guardian, Marcus du Sautoy ukazuje, že u mnoha zdánlivě neřešitelných hádanek nabízí věda alespoň několik nápadů, jak se je pokusit rozluštit. Přesto si i on klade otázku, zda je tomu tak vždy.

 

Za hranicí dohledu

Když v roce 1519, třináct let po smrti Kryštofa Kolumba, vyplouval na moře portugalský objevitel Fernão de Magalhães, stále scházel přímý důkaz, že je Země skutečně kulatá. Kapitáni jeho flotily si nemohli být úplně jisti, že neusilují o nemožné. Když vpluli do neprozkoumaného Pacifiku, skoro čtyři měsíce nenarazili na žádnou zemi. Námořníci jedli piliny z prken a prodávali jeden druhému ulovené lodní krysy. Nejednomu se nejspíš vetřelo na mysl, že míří k okraji světa nebo se plaví nekonečnými vodami.

Záruka, že se nakonec dozvědí pravdu, neexistovala. Čistě teoreticky – Země mohla být sice kulatá, ale tak obrovská, že by se nedala obeplout. Nebo mohl být oceán za okrajem známého světa nekonečný – a expedice neměla šanci mezi oběma možnostmi odlišit. Pouze v případě, že by byl svět kulatý a dostatečně malý, mohli o tom námořníci získat nezpochybnitelný přímý důkaz.

Připusťme, že vědomí je výsledkem dosud neobjevené síly či jevu.

Jak si všímá du Sautoy, podobně je na tom ten, kdo hledá odpověď na otázku, zda je konečný celý náš vesmír. Ten je bezpochyby obrovský; některé analýzy naznačují, že je nejméně 3900krát větší než oblast, kterou můžeme vidět. Co je tedy za „horizontem“, za mezí dohledu?

Ubereme-li jeden prostorový rozměr, lze vesmír matematicky modelovat jako dvojrozměrný povrch tělesa. Pokud by to byla koule, těleso s konečným povrchem, pak by otázka konečnosti byla zodpovězena. Foton, který letí stále dál „do nekonečna“, by se v takovém vesmíru po čase vrátil do výchozího bodu, podobně jako se zbytky de Magalhãesovy flotily vrátily do Sevilly, odkud tři roky předtím expedice vyplula.

Můžeme tedy pohlédnout „do hlubin času“ a zkoumat, zda fotony přicházející z dob krátce po velkém třesku jeví známky toho, že „obletěly“ celý vesmír. Mezinárodní tým astrofyziků se o to před časem pokusil a zdánlivě takové fotony našel, přičemž model vesmíru měl – překvapivě – mít tvar nikoli koule, ale pravidelného dvanáctistěnu. Senzace se však nakonec nekonala, nejnovější údaje ze sondy Planck ukázaly, že šlo o omyl. A tak lze říci jen to, co již dříve naznačovala většina měření: vesmír není zakřivený jako povrch koule či horského sedla, je takzvaně plochý podobně jako rovina – nebo se tomu přinejmenším velmi blíží. Takový vesmír si lze skutečně nejsnáze, ne však nutně, představit jako nekonečný.

Podstatné je, že zdánlivě neřešitelný problém se při bližším zkoumání rozpadá na více možností, z nichž některé jsou pro hledání odpovědi příznivější než jiné, podobně jako mohli dávní mořeplavci uspět pouze v malém a kulatém světě.

Analogicky: je-li náš vesmír přece jen konečný, je možné si představit, že o tom jednou získáme důkazy. Je-li nekonečný, pak se to možná nikdy nedozvíme. Slovo „možná“ však nelze vynechat. Třeba časem najdeme novou fyzikální teorii, která by vysvětlovala svět kolem nás, a přitom by platila jen v nekonečném kosmu. Pak bychom mohli odpovědět alespoň na základě nepřímého důkazu.

Kde sídlí vědomí

 

Ač je v oxfordském křesle popularizátora vědy následovníkem Dawkinse, zastánce genocentrického pohledu na evoluci a bojovníka proti náboženství, nepropadá du Sautoy ohledně poznatelnosti světa bezbřehému optimismu. Při práci na knize hodně cestoval a mluvil s kolegy z jiných oborů, mimo jiné s neurovědci. A zjistil, že přímo na Zemi existuje cosi, co je možná záhadnější než celý vesmír: lidské vědomí.

Leccos o něm už víme. Pacientům s epilepsií vkládají lékaři přímo do mozku elektrody, díky nimž je možné sledovat práci miniaturních oblastí, téměř jednotlivých nervových buněk – neuronů. S nemocnými lze přitom komunikovat a zkoumat, jak jejich mozek funguje v době, kdy nemoc ještě neútočí.

U jednoho pacienta tak vědci například odhalili neuron, který vyslal signál k ostatním nervovým buňkám pokaždé, když dotyčnému ukázali fotografii herečky Jennifer Aniston. Jiné herečky i jakékoli jiné obrázky jej nechaly v klidu. Další z testovaných měl zase neuron, který reagoval na obrázek Pythagorovy věty. Ne že by vzpomínky na herečku či geometrický koncept byly kódovány jedinou nervovou buňkou; to jen lokální metoda nedokázala zjistit, jaké další neurony vstupují do hry a jak spolu komunikují.

Méně invazivní způsoby sledování mozku, magnetická rezonance a EEG, pak poodkrývají méně detailní, ale komplexnější obraz: neurony napříč mozkem spolu hovoří způsobem, před nímž blednou i nejsložitější architektury současných počítačů. Existuje dokonce matematický vzorec, který umí popsat, nakolik je propojení jednotlivých prvků v neuronové síti „složité“ – či přesněji, nakolik jde o zapojení, které by mohlo generovat uvědomování si sebe samého. Mozková kůra a talamus, část mezimozku zodpovědná za převod informací z periferie do kůry, mají tento koeficient vědomí extrémně vysoký; mozeček, menší struktura pod týlními laloky obou hemisfér, jej má nízký, ačkoli obsahuje osmdesát procent mozkových neuronů. U počítačů je koeficient zanedbatelný.

Vědomí tedy zřejmě sídlí v talamu a v mozkové kůře. Vynořuje se jako produkt dostatečně složité, vytrénované sítě zapojené určitým způsobem. Šestnáctiměsíční dítě se v zrcadle nepozná, dvouleté ano. Zrcadlovým testem uvědomování si sebe samého projde také šimpanz, delfín, někteří sloni, zatímco brouk či had nikoli.

Zároveň víme, že některá poškození mozku vedou k pozoruhodným úkazům. Ve čtyřicátých letech 20. století lékaři přerušili epileptikovi mozkový trámec, shluk nervových vláken spojující obě hemisféry, aby alespoň jednu z nich uchránili od ataků nemoci. Mělo to ovšem nečekaný důsledek – pacientovo vědomí se rozdělilo na dvě části. Levá část jeho těla (kontrolovaná pravou hemisférou) začala ubližovat části opačné, útočit na ni.

Vše tedy nasvědčuje tomu, že vědomí je produktem mozku – stejně jako je u počítačů prvotní hardware, bez něj se žádný program nerozběhne. „Jsi pouhým kusem matematiky?“ ptá se du Sautoy svého chatbota, aplikace v chytrém telefonu umožňující konverzaci s člověkem. „Možná. A ty?“ zněla pozoruhodná odpověď.

Marcus du Sautoy zůstává nicméně opatrný, neočekává od redukcionistického přístupu – podle něhož je vědomí produktem biologie a v konečném důsledku ztělesněním matematických rovnic – odpovědi na všechny otázky. Naopak si všímá, že mozek přísně filtruje vjemy z okolí a do vědomí z nich pustí jen něco. A někdy se také stává, že řešení problému nalezneme až ve chvíli, kdy se věnujeme úplně jiné činnosti. Jako by podvědomí na úkolu stále pracovalo a pak nám oznámilo výsledek provázený bouřlivou emocí náhlého prozření.

„V elektrochemické aktivitě našeho mozku je cosi, co do jisté míry určuje, které věci si uvědomujeme a které ne. Na tom není nic zvláštního, připusťme ale, že vědomí je výsledkem dosud neobjevené síly či fyzikálního jevu – nebo něco úplně jiného,“ píše du Sautoy.

V zemi rozmazaných tygrů

Z poněkud tajemné formulace lze nabýt dojmu, že autor tu myslí na Boha či nadpřirozenou sílu. Du Sautoy však míří spíše do oblasti kvantové fyziky. Kapitola, v níž vysvětluje její úskalí, patří k nejzajímavějším částem knihy.

Kvantová teorie učí, že v mikrosvětě naše běžná zkušenost neplatí. Dokud nezměříme polohu nebo rychlost částice, nemá smysl o něčem takovém vůbec mluvit. Nejde jen o to, že bychom polohu a rychlost neuměli přesně spočítat, problém je mnohem hlubší: do okamžiku měření částice není součástí naší běžně chápané reality, má podobu jakési vlny rozmazané přes větší oblast a můžeme pouze předpovědět pravděpodobnost, s níž se při měření projeví v určitém bodě. Kvantoví fyzici takovému „zjevení“ částice říkají „kolaps pravděpodobnostní funkce“, du Sautoy připojuje názornější vysvětlení. „Pozorování je aktem stvoření,“ píše a na pomoc bere slavnou populárně-vědeckou sérii knih o panu Tompkinsovi, kterou napsal fyzik George Gamow.

Pan Tompkins se ve snu ocitá v „kvantové džungli“, mikrosvětě, jenž se zvětšil na běžné rozměry. Obklopují ho tu opice, tygři a další zvířata, která mají schopnost být na více místech současně. Smečka rozmazaných, nelokalizovaných tygrů na něj brzy zaútočí; jeho průvodce, profesor fyziky, v tu chvíli začne pálit salvy z automatické zbraně, až nakonec jedna z kulek zasáhne cíl. Teprve v tu chvíli se smečka rozmazaných tygrů stane jediným zvířetem – stejně jako částice, kterou jsme měřením či jiným trikem přiměli, aby se projevila v určitém bodě.

Slavný teoretický fyzik Richard Feynman v této souvislosti varoval před snahami kvantovou vědu intuitivně pochopit: „Jestliže prostě uznáte, že příroda se nejspíš takto skutečně chová, bude vám připadat úžasná, strhující. Pokud možno se ale neptejte, čím to je. Jinak jste ztraceni, ocitnete se ve slepé uličce, z níž se ještě nikomu nepodařilo uniknout.“

Některé vědce snaha o hlubší pochopení skutečně dovedla k odchodu mimo obor. „Zmlkněte a počítejte,“ zní proto další rada. Jinými slovy, můžete využívat kvantovou fyziku k výpočtům a k poznávání mikrosvěta, můžete pomocí ní sestrojit atomovou bombu, počítačový čip nebo CD přehrávač (bez znalosti kvantové mechaniky by například nebylo jasné, proč se mohou elektrony v atomu nacházet pouze na určitých energetických hladinách a přeskakovat právě jen mezi nimi, takže by se nepodařilo sestrojit laser). Ptát se však, co kvantové podivnosti znamenají, nemusí dopadnout dobře.

Jeden z pokusů o vysvětlení „rozmazaných tygrů“ v podstatě říká, že k žádnému kolapsu pravděpodobnostní funkce ve skutečnosti nedochází. Smečka nezaniká v okamžiku zásahu kulkou, existuje dál, to jen my pozorovatelé se náhle ocitáme uzamčeni v jedné z mnoha realit – zdá se nám, že tygr je pouze jeden. Nemůže tedy vědomí hrát podobnou roli jako interakce makroskopického měřicího přístroje s kvantovým objektem? Třeba software v naší hlavě nedokáže zpracovat mnoho tygrů, mnoho světů kolem nás, a potřebuje mechanismus, který by věci zjednodušil. Předkládá nám pak falešnou iluzi reality.

Tady někde vidí Marcus du Sautoy hranici, za niž možná v poznávání světa nepronikneme. Stále dokonalejší přístroje pro sledování mozku nejspíš časem umožní zjistit, na co člověk myslí nebo že vnímá červenou barvu. Postoupit dál se však nemusí podařit. Jsme uzamčeni ve svém vlastním vědomí, nedokážeme z něj vystoupit, a podstata tohoto tajemného jevu nám může navždy unikat. „Nemožnost nalézt odpověď, protože jsme uzavřeni v systému, je společná mnoha problémům, jimiž se v této knize zabývám,“ píše autor.

Nikdy neříkej nikdy

Vědomí by tedy mohlo představovat nerozluštitelnou záhadu – stále se však neobejdeme bez podmiňovacího způsobu. Existují ale oblasti, kam nám příroda odpírá přístup vskutku absolutně? Koncem 19. století se francouzský matematik Henri Poincaré pokusil vypočítat, zda je sluneční soustava stabilní, nebo jestli se v budoucnu planety rozprchnou, případně zřítí do Slunce. Jeho zjednodušený model naznačil, že planety zůstanou na svých drahách, a vědec se svým uklidňujícím výsledkem zvítězil v soutěži vypsané Oskarem II., králem Norska a Švédska.

Jenže pak se ukázalo, že v práci je chyba. Nepatrná změna v počátečních podmínkách Poincarého modelu způsobuje, že se planety po určitém čase chovají naprosto odlišně. Stačí malá, zdánlivě zanedbatelná, třeba i neměřitelná počáteční změna a výsledek je jiný. Předem jej spolehlivě vypočítat proto nelze, podobně jako se nedá přesně spočítat, co padne při vrhu kostkou.

Poincaré byl tak první, kdo si všiml, že některé systémy včetně jeho vlastního matematického modelu se chovají nevyzpytatelně, chaoticky. V šedesátých letech 20. století jev znovu objevil Američan Edward Lorenz a přiblížil jej pomocí známého bonmotu: Záchvěv motýlích křídel v Brazílii může způsobit tornádo v Texasu.

Jde přitom o základní vlastnost našeho světa. Ani sebedokonalejší počítač nedokáže dlouhodobě předpovědět vývoj chaotického systému, jakým je kromě počasí třeba světová ekonomika. Nikdy totiž nemůže mít dost vstupních dat – pro předpověď nestačí znát ani všechny procesy v galaxii. Počítač by musel mít přesné informace o každé částici v celém kosmu a to je nemožné.

 

Přítomnost prostě nemůžeme znát tak dokonale, abychom mohli vypočítat budoucnost. Musíme počkat, až budoucnost nastane, a žádný výdobytek lidského ducha na tom nikdy nic nezmění. Mnoho jiných problémů však řešení mít může a bylo by škoda předem vzdát snahu jej nalézt. „Comte si myslel, že se nikdy nedozvíme, z čeho se skládají hvězdy. Jak hluboce se mýlil. A tak je, myslím, nejbezpečnější říci: Nikdy nemůžeme doopravdy vědět, co se nikdy nemůžeme dozvědět,“ uzavírá du Sautoy svou knihu.

---

---

Vymyslel velký třesk a otevřel okna do vesmíru. Jiří Grygar slaví 80

Známý popularizátor vědy astronom Jiří Grygar se dnes dožívá osmdesáti let. Je autorem nejen legendárního pořadu Okna vesmíru dokořán, ale i řady odborných astronomických výrazů, které vymyslel, aby nemusel použít anglicismy.  

Slavná Okna vesmíru dokořán

Šedesátá léta byla plná velkých objevů v astronomii: kvasarů (1963), reliktního záření (1965), pulsarů (1968) a mnoha dalších.

Většinou psal do Říše hvězd, Vesmíru, Vědy a života, přispíval rovněž do Meteoru, který vysílala rozhlasová stanice Praha každou sobotu ráno. Na televizní obrazovce se poprvé objevil v roce 1963.

 

Častý host na naší hvězdárně.

Jiří Grygar bývá častým hostem na uherskobrodské hvězdárně – již od založení. Byl v úzkém styku především s Ing. Jiřím Veselým, dlouholetým vedoucím astronomického kroužku. Se známou akcí Ebicykl se zde každoročně zastavil na besedu a nocleh. Je účastníkem téměř každé význačné akce naší hvězdárny a my ho zde vždy rádi přivítáme.

 

Přejeme mu do dalších let hodně zdraví a tělesné i duševní svěžesti!

 

---

                                            

Senzace století. Vědci oznámili objev gravitačních vln, které předpověděl už Einstein

Senzace století. Vědci oznámili objev gravitačních vln, které předpověděl už Einstein

 

"Senzací století" nazývají vědci objev, který byl právě oznámen ve Spojených státech. Díky němu se prý otevírá zcela nový pohled na vesmír. Řeč je o gravitačních vlnách, jejichž existenci už před sto lety ve své Obecné teorii relativity předpověděl Albert Einstein. Až nyní je vědci s pomocí amerického detektoru skutečně objevili. Objev podle nich otevírá nové možnosti výzkumu kosmu, zejména při studiu černých děr a neutronových hvězd. Může rovněž přinést víc informací o vzniku vesmíru.

Washington - "Dokázali jsme to, zachytili jsme gravitační vlny."

Těmito slovy oznámil ve Washingtonu objev David Reitze, vedoucí týmu Laserového interferometru pro pozorování gravitačních vln (LIGO). A dodal, že vlny byly zaznamenány už loni v září.

Jeho tým analyzoval systém dvou černých děr, které jsou od Zeměvzdáleny 1,3 miliardy světelných let.

Podle něj jde o tak významný posun, že otevírá dveře k výzkumu samotného vzniku vesmíru, černých děr nebo neutronových hvězd.

Nový pohled na vesmír

Gravitace, nebo-li přitažlivost, se šíří ve vlnách, jako například světlo. Místo radiace se ale šíří chvěním prostoru. Veškeré vědecké informace o vesmíru pramenily dosud z elektromagnetického vlnění, jakým jsou rádiové vlny, viditelné světlo nebo záření gama.

Protože ale toto vlnění je při cestě vesmírem vystaveno rušení, informace z něj získané jsou jen omezené. Gravitační vlny žádnému rušení nepodléhají a mohou přinést o okolním kosmu spoustu nových poznatků.

Chvění časoprostoru bylo dosud doloženo jen teoreticky. Vědci ze tří amerických ústavů zachytili gravitační vlny vycházející ze dvou černých děr, objektů s mimořádně velkou hustotou, které kolem sebe obíhaly a nakonec se spojily. Vlny byly produktem této kolize, k níž došlo 1,3 miliardy světelných let od Země. Černé díry byly zhruba třicetkrát větší než Slunce.

K vědeckému průlomu, o němž nyní vědci informovali, došlo s využitím obřích laserových detektorů umístěných v amerických státech Louisiana a Washington. Detektory LIGO fungovaly synchronizovaně a dokázaly zaznamenat mimořádně slabé vibrace vycházející z gravitačních vln.

Po jejich zachycení vědci převedli signál gravitační vlny do zvukové podoby a mohli slyšet, jak se dvě černé díry spojují. Poprvé vědci vlny zachytili 14. září.

Vědci jsou přesvědčeni, že objev gravitačních vln otevírá prostor pro důkladnější sledování vesmíru, například černých děr nebo neutronových hvězd. Studiem gravitačních vln by mohlo být možné odhalit některé záhady, spojené se vznikem a ranými fázemi vesmíru.

 

Washington - "Dokázali jsme to, zachytili jsme gravitační vlny."

Těmito slovy oznámil ve Washingtonu objev David Reitze, vedoucí týmu Laserového interferometru pro pozorování gravitačních vln (LIGO). A dodal, že vlny byly zaznamenány už loni v září.

Jeho tým analyzoval systém dvou černých děr, které jsou od Zeměvzdáleny 1,3 miliardy světelných let.

Podle něj jde o tak významný posun, že otevírá dveře k výzkumu samotného vzniku vesmíru, černých děr nebo neutronových hvězd.

 

Nový pohled na vesmír

Gravitace, nebo-li přitažlivost, se šíří ve vlnách, jako například světlo. Místo radiace se ale šíří chvěním prostoru. Veškeré vědecké informace o vesmíru pramenily dosud z elektromagnetického vlnění, jakým jsou rádiové vlny, viditelné světlo nebo záření gama.

Protože ale toto vlnění je při cestě vesmírem vystaveno rušení, informace z něj získané jsou jen omezené. Gravitační vlny žádnému rušení nepodléhají a mohou přinést o okolním kosmu spoustu nových poznatků.

Chvění časoprostoru bylo dosud doloženo jen teoreticky. Vědci ze tří amerických ústavů zachytili gravitační vlny vycházející ze dvou černých děr, objektů s mimořádně velkou hustotou, které kolem sebe obíhaly a nakonec se spojily. Vlny byly produktem této kolize, k níž došlo 1,3 miliardy světelných let od Země. Černé díry byly zhruba třicetkrát větší než Slunce.

K vědeckému průlomu, o němž nyní vědci informovali, došlo s využitím obřích laserových detektorů umístěných v amerických státech Louisiana a Washington. Detektory LIGO fungovaly synchronizovaně a dokázaly zaznamenat mimořádně slabé vibrace vycházející z gravitačních vln.

Po jejich zachycení vědci převedli signál gravitační vlny do zvukové podoby a mohli slyšet, jak se dvě černé díry spojují. Poprvé vědci vlny zachytili 14. září.

Vědci jsou přesvědčeni, že objev gravitačních vln otevírá prostor pro důkladnější sledování vesmíru, například černých děr nebo neutronových hvězd. Studiem gravitačních vln by mohlo být možné odhalit některé záhady, spojené se vznikem a ranými fázemi vesmíru.

 

Vzrušující událost

Ačkoliv existenci gravitačních vln předpověděl ve svých pracech Albert Einstein, on sám nedoufal, že se jeho teorie potvrdí.

Některá média už pár minut po tiskové konferenci napsala, že s předstihem je zřejmě rozhodnuto o letošních laureátech Nobelovy ceny za fyziku.

"Je to doopravdy vzrušující událost," řekl agentuře Reuters Abhay Ashtekarm, ředitel amerického Ústavu pro gravitaci a vesmír. "Otevírá to úplně nové okno pro studium vesmíru," dodal. Podle Saula Teukolského z Cornellovy univerzity jde o jeden z největších vědeckých objevů za poslední půlstoletí.

autoři: Zahraničí, ČTK

---

Úplné zatmění bude viditelné pouhým okem. Krvavý Měsíc prověří naše emoce

Úplné zatmění Měsíce bude možné pozorovat 
v brzkých ranních hodinách
 v pondělí 28. září. 

„Toto zatmění u nás bude viditelné v podstatě v celém svém průběhu, Měsíc bude při úkazu zapadat," informoval pracovník zlínské hvězdárny Ivan Havlíček.

 

Zatmění bude možné vidět pouhým okem od dvou hodin sedmi minut, kdy začne částečné zatmění Měsíce. Úplné zatmění se odehraje jedenáct minut po čtvrté hodině a jeho největší fáze bude ve tři čtvrtě na čtyři. Úplný konec zatmění viditelného okem přijde v půl šesté ráno.

„Pokud vyjde počasí, bude měsíční zatmění nejnádhernější v čase, kdy se Měsíc dostává do zemského stínu, postupně slábne jeho jasné úplňkové světlo a na dosud přezářené obloze se začínají rozsvěcovat i slabší hvězdy. Ale to je asi nejlepší zažít na vlastní oči," láká Ivan Havlíček.

Na zatmění se zájemci mohou přijít podívat i do hvězdárny ve Zlíně a Uherském Brodě, které budou otevřeny od dvou do šesti hodin. „Nenechám si to ujít. Je to něco neobyčejného," říká častá pozorovatelka Zuzana Jarošová z Fryštáku.

Červenohnědý nádech při úplné fázi zatmění je způsoben průchodem pouze červené složky viditelného bílého slunečního světla skrze pozemskou atmosféru.

„Bude to poslední ze série čtyř úplných zatmění luny v letech 2014– 2015, kterým se říká také „krvavá luna". Kryje se s tzv. „super-lunou", časem, kdy se Luna dostává velmi blízko k Zemi, v tuto dobu vypadá luna pro pozorovatele ze Země větší, než se obvykle zdá, a je rudě zbarvená," sdělila astroložka Míla Plášková.

Do roku 2029 je to jediné zatmění, které bude viditelné v celém průběhu, Měsíc zapadá v době koncové polostínové fáze, která je však očima již nepozorovatelná. Výhodu k pozorování přináší volno na svátek sv. Václava, naposledy takové „sváteční" zatmění nastalo 
28. října 2004.

 

 

---

Hubbleův teleskop odhalil chaotický systém Pluta a jeho měsíců

Trpasličí planeta Pluto a jejích pět měsíců v dalekých končinách naší sluneční soustavy tvoří systém v chaotickém pohybu. Odhalily to záběry pořízené díky Hubbleovu teleskopu, informuje na svém webu americký Národní úřad pro letectví a vesmír.

 

V podstatě jde o binární planetární systém tvořený Plutem a měsícem Charonem, který je vlastně druhou trpasličí planetou. A kolem nich v nepředvídatelném rytmu obíhají čtyři další měsíce - Nix, Hydra, Kerberos a Styx.

"Před pozorováním pomocí Hubbleova teleskopu nikdo nechápal složitou dynamiku systému Pluta," řekl Mark Showalter z institutu SETI, který je spoluautorem vědecké studie zabývající se touto planetou. Jeho výzkum přináší nové poznatky o tom, co dalo vznik tomuto podivnému systému, který je podle dosavadních znalostí ve sluneční soustavě jedinečný.

Základním pohybem v něm je vzájemná rotace Pluta a Charonu kolem společného gravitačního centra, jež se nachází mezi nimi. Proměnlivé gravitační pole, jež společně vytvářejí, působí na měsíce kolem nich. Nix, Hydra a podle přesvědčení vědců i Kerberos a Styx mají navíc spíš oválný než kulatý tvar, což ještě víc přispívá k jejich nepředvídatelným oběžným drahám.

Podle vědců zmatek v systému Pluto-Charon nabízí pohled na to, jak se mohou chovat planety v binárních slunečních soustavách. Například pozorování prováděná pomocí Keplerova teleskopu NASA objevila několik planetárních systémů se dvěma hvězdami.

 

"Zjišťujeme, že chaos může být běžnou zvláštností binárních systémů," míní další spoluautor studie o Plutu Doug Hamilton z Marylandské univerzity. "Mohl by mít i vliv na život na planetách, pokud by byl v takových systémech objeven," dodal.

 

---

Zatmění Slunce 20.3.2015

 

Jako vždy jsme na naší hvězdárně v Uherském Brodě s nadšením pozorovali zatmění Slunce. Kromě oficiální programu hvězdárny (pozorování pro veřejnost, snímání oběma hlavními dalekohledy, měření teploty atd) řada nadšenců včetně mne fotografovala vlastními fotoaparáty. Vzledem k pěknému počasí vše šlo poměrně hladce. Já jsem použil fotoaparát CANON EOS 400D. Ohnisková dálka objektivu: 150 mm. Citlivost: 100ASA. Clona: 11. Expozice: 160-250 1/sec.

Fotografie jsem upravil do ucelené řady s vyznačenými časy expozic tak, aby průběh jevu co nejlépe vynikl - zde je výsledek:

Karel Šobáň

---

 

Hučení kosmického příboje

 

Jak se podařilo dokázat, že vesmír začal velkým třeskem

Fyzika George Gamowa nebrala řada jeho kolegů moc vážně. Ne snad kvůli jeho šíleně odvážným pokusům o útěk ze Sovětského svazu, kde se narodil – ve třicátých letech minulého století se s manželkou dvakrát pokusil přepádlovat v dvojmístném kajaku přes moře, jednou do Turecka, podruhé do Norska. Bylo to hlavně kvůli neustálým šprýmům a svéráznému humoru, kterým překvapoval Američany poté, co se mu emigrace konečně podařila.

Kde žije Bůh

Gamow například s vážnou tváří tvrdil, že Bůh žije 9,5 světelného roku od Země. V roce 1904, na začátku rusko-japonské války, totiž kostely po celém Rusku prosily Boha o zničení Japonska; ovšem až v roce 1923 udeřilo v Japonsku v Kantó zemětřesení, které srovnalo se zemí Tokio, Jokohamu a řadu dalších měst. Dosaďme do této úvahy předpoklad, že se modlitby i boží intervence šíří rychlostí světla, a logika Gamowova odhalení je rázem jasná.

V roce 1948 Gamow přišel spolu se dvěma mladými americkými fyziky s jednou z nejdůležitějších předpovědí v dějinách kosmologie. Vypočítali, že velký třesk po sobě musel zanechat stopu, jakousi kosmickou fosilii v podobě rádiových vln o vysoké frekvenci, tzv. mikrovlnného reliktního záření. Teorie velkého třesku tehdy ovšem ještě nebyla všeobecně přijímaná, nedokázala zatím vysvětlit některé vlastnosti kosmu. A pak tu byla ona pověst vtipálka a podivína. Senzační předpověď, která mohla napomoci prokázat do té doby lehce kontroverzní teorii, proto zapadla. Tajemné záření nikdo nehledal.

V roce 1964 se dvojice astronomů z Bellových laboratoří, Arno Penzias a Robert Wilson, rozhodla prozkoumat rádiové vlny z určitých oblastí Mléčné dráhy. Aby to mohli udělat, museli svůj radioteleskop dokonale vyladit – neustále je ovšem rušil záhadný mikrovlnný šum přicházející z celé oblohy. Na rozdíl od jiných astronomů jej neignorovali, ale rozhodli se mu přijít na kloub. A postupně si uvědomili, že jde právě o onen „dosvit“ velkého třesku, památku na dobu, kdy byl vesmír ještě velmi mladý.

Nalaďte si velký třesk

Arno Penzias později „kosmickou fosilii“ popsal pro The New York Times: „Vyjdete-li dnes večer ven a sundáte si klobouk, bude vaši hlavu mírně zahřívat teplo vln přímo z velkého třesku. A když si pořídíte dobrý přijímač VKV a naladíte ho na frekvenci, kde nevysílá žádná stanice, uslyšíte šumění. Občas připomíná hučení příboje. Zhruba půl procenta tohoto šumu je miliardy let stará.“

Objev, za který dostali Penzias s Wilsonem v roce 1978 Nobelovu cenu, byl rozhodujícím argumentem pro zastánce myšlenky, že tu vesmír není od věčnosti, že se zrodil z nesmírně žhavého a hustého stavu. Tábor odpůrců velkého třesku se začal rychle tenčit, definitivním důkazem se později stala měření družice COBE. Vtipálku Gamowovi a jeho dvěma kolegům se ovšem velkého uznání nedostalo.

Jak připomíná publicista Simon Singh v knize Velký třesk: Ralph Alpher, jeden z původní trojice výzkumníků, autor řady výpočtů, které umožnily senzační prognózu vyslovit, dostal pouhý měsíc po udělení Nobelovy ceny silný infarkt. Možná se na něm podepsalo i zklamání, že se nestal jedním z laureátů.

---

Výprava ke kosmické kachničce

Tomáš Přibyl

První přistání na kometě pomůže zjistit, odkud se na Zemi vzala voda

„Co je klíčem k životu na Zemi?“ ptá se Mistr. „Voda,“ odpoví Učednice. Okolní nehostinná krajina cizího světa se začne vlnit a v ohni a prachu z ní povstanou zmenšené kopie planet sluneční soustavy a také malý kosmický automat, složitě se proplétající mezi planetárními obry. Vyprávění pokračuje: „Po dlouhou dobu byl původ vody a také života na naší planetě záhadou. Proto jsme začali hledat odpověď mimo Zemi.“

To, co na první pohled vypadá jako scéna z béčkového sci-fi filmu, je sedmiminutové video Ambition (Ctižádost), které lze nalézt na stránkách Evropské kosmické agentury (ESA). Má zdůraznit výjimečnost probíhající mise sondy Rosetta a především historický okamžik, k němuž má dojít 12. listopadu: Lidmi vyrobené zařízení poprvé v historii měkce dosedne na povrch komety a vlastně se tak „dotkne“ počátků sluneční soustavy. Jde vůbec o nejnáročnější misi v historii evropské kosmonautiky, komplikovanější, než bylo unikátní přistání na Saturnově měsíci Titanu v roce 2005.

 Podle jedné z dnes přijímaných teorií komety přinesly na Zemi vodu poté, co povrch planety vychladl. Možná sem zanesly i základní stavební kameny života, nebo dokonce život sám. Úspěch nynější evropské mise může nejen přispět k objasnění těchto otázek, ale také potvrdí, že i když evropská kosmonautika pořád zaostává za americkou, i ona umí jednou začas uskutečnit technicky mimořádně složitou výpravu.

 

Tanec s planetami

Komety fascinovaly lidstvo odjakživa. Dnes už je pochopitelně nevnímáme jako posly válek nebo zvěstovatele bídy, stále však zůstávají velmi záhadné. Jsou přímým pozůstatkem vzniku sluneční soustavy před 4,6 miliardy let, přičemž ty, které gravitace Slunce zachytila na cestě mezihvězdným prostorem, bývají dokonce i starší. A zatímco planety, jejich měsíce či asteroidy se v průběhu věků vlivem eroze, srážek a jiných procesů měnily, komety představují původní „stavební materiál“, z nějž vznikala nejen naše sluneční soustava.

Přitom je však velmi obtížné k nim doletět. Větší tělesa s nimi hrají gravitační biliár, komety proto často mění svoji dráhu, a dokonce se nečekaně rozpadají. Ve vnitřní části sluneční soustavy, kde jsou pro pozemské sondy relativně nejdostupnější, se navíc na své eliptické dráze pohybují nejrychleji. Halleyova kometa, jež v tomto ohledu zdaleka nepatří k rekordmanům, měla vůči sondám, které kolem ní prolétaly v březnu 1986, rychlost závratných 86 km/s. Střet i s drobnou částečkou prachu je pak srovnatelný s nárazem pořádně rozjetého automobilu. A takovýchto částeček za sebou kometa zanechává hodně.

O průzkumu komety 67P/Čurjumov-Gerasimenková, u níž dnes pracuje evropská sonda, uvažuje ESA od roku 1984. Tehdy se počítalo s odběrem vzorků na povrchu komety a jejich dopravou na Zemi. Něco podobného je ovšem technicky i finančně tak náročné, že se ESA nakonec rozhodla poslat na kometu „jen“ špičkovou laboratoř.

Následovala léta plánování, nejrůznějších odkladů a změn. Až v roce 2004 konečně zaburácely na evropském kosmodromu ve Francouzské Guayaně motory rakety Ariane 5 a sonda, mezitím překřtěná na Rosettu, se vydala na mimořádně obtížnou, deset let trvající cestu.

Zatímco všechny dosavadní automaty kolem komet pouze prolétaly, v tomto případě bylo potřeba zajistit dlouhodobý průzkum. Znamenalo to dostat sondu na stejnou dráhu, po jaké se kometa pohybuje. Podmínkou úspěchu byla přesná choreografie letu ve sluneční soustavě, kdy sonda využívala gravitace planet (třikrát se vrátila k Zemi a jednou proletěla kolem Marsu) a zážehů vlastních motorů. Dostala se při tom až do vzdálenosti od Slunce pětkrát větší, než v jaké obíhá Země – přiblížila se až k dráze Jupiteru. Tak daleko se dosud žádný automat vybavený jen slunečními bateriemi nedostal.

Letos v lednu se sonda probudila z hibernace, v níž spočívala téměř tisíc dní kvůli úspoře energie. Poté probíhalo postupné oživování a testování jednotlivých systémů. A také pozorování cíle, které ukázalo překvapivou podobu komety: tvoří ji dvojice jader spojených jakýmsi „krkem“. Ze všeho nejvíce tak 67P/Čurjumov-Gerasimenková připomíná dětskou gumovou kachničku.

 

Počátkem srpna sonda „zaparkovala“ na oběžné dráze kolem komety a zahájila snímkování povrchu, aby mohli vědci v řídicím středisku vybrat vhodnou oblast, v níž přistane modul Philae. Pokud zůstaneme u příměru s gumovou kachničkou, pak Philae zamíří na její hlavu. Zvolená oblast pojmenovaná Agilkia měří přes jeden kilometr čtvereční a není v ní mnoho nerovností a balvanů – těm se přistávací modul nedokáže během sestupu vyhnout. Místo je navíc dobře osvětlené Sluncem, což může prodloužit délku mise až do března příštího roku, kdy modul Philae nejspíš zničí vysoké teploty během přibližování ke Slunci.

Okamžik dosednutí na povrch komety bude kritický, modul bude muset jednat bleskově, jinak by se mohlo stát, že se odrazí zpět do volného prostoru. Vzhledem k nízké gravitaci totiž bude vážit jen jeden gram. Teoreticky by ho tak mohly „odfouknout“ i látky odpařované z povrchu, protože úniková rychlost u komety je pouze 17 cm/s. Jakmile se tedy tři podvozkové nohy dotknou povrchu, spustí se na jejich konci šrouby, jimiž se bude modul snažit přivrtat ke kometě. Zároveň se spustí malé motory, které Philae k povrchu „přitlačí“, a bude vystřelena dvojice harpun, jimiž se Philae přitáhne.

Mateřská sonda, Rosetta, pak bude předávat informace z přistávacího modulu na Zemi a postupně se zaměří též na studium probouzející se vlasatice (jak se kometa blíží ke Slunci, zahřívá se, její svrchní vrstvy se odpařují a vzniká typický „chvost“). Slunci se kometa se sondou ocitnou nejblíže 13. srpna 2015, proletí však od něj stále ve vzdálenosti o něco větší, než v jaké obíhá Země (nebude při tom viditelná pouhým okem). Poté má Rosetta fungovat zhruba ještě rok, než se vzdálí od Slunce natolik, že kvůli nedostatku energie bude opět uvedena do hibernace.

Zajímavou otázkou je, zda sonda přežije průlet odlehlými oblastmi sluneční soustavy a zda, až se i s kometou v roce 2020 opět dostatečně přiblíží, ji bude možné znovu probudit. Odpověď zatím nikdo nezná.

Původ vody v oceánech

Dlouhé roky byly komety popisovány jako „špinavé sněhové koule“. Jak ale dnes víme, jsou to ve skutečnosti mnohem pestřejší světy, než jsme ještě před pár lety předpokládali. Od planetek se liší hlavně tím, že – aspoň dočasně během průletu přísluním – mají vlastní atmosféru. Některé se též vyznačují složitější strukturou včetně jádra a povrchových vrstev (čímž se svým způsobem podobají planetám). Na kometách jsme také už našli aminokyseliny, složitější uhlovodíky a další organické molekuly, které mohly hrát důležitou roli při vzniku života. Zda se je podaří objevit i na kometě ve tvaru kachničky, se teprve ukáže.

Možná nejzajímavější otázkou, již mise Rosetty může pomoci osvětlit, je původ vody v pozemských oceánech. Měření izotopů vodíku (prvku, který spolu s kyslíkem tvoří molekulu vody) dříve ukazovala, že komety mohly na Zemi přinést jen pár procent vody, jež se tu vyskytuje. Zdálo se totiž, že obsahují jiné, zhruba dvojnásobné zastoupení deuteria (těžkého izotopu vodíku) než pozemská voda. V roce 2011 však družicová observatoř ESA pojmenovaná Herschel zkoumala kometu Hartley 2 a měření ukázala, že na této kometě jsou izotopy vodíku namíchané prakticky v témže poměru jako v našich mořích. Ve vesmíru jsou tedy i komety, které vodu na Zemi přinést mohly.

Mistr z krátkého filmu Ctižádost vzpomíná na Rosettu, v daleké budoucnosti a na cizí planetě, jako na sondu s velkým S, první a nejúžasnější z misí, jež se snažily osvětlit původ pozemské vody a života. Je to pochopitelně nadsázka v režii ESA, ovšem má reálný základ. Mise sondy Rosetta se do historie poznávání vesmíru nepochybně zapíše výrazným písmem.

Autor je publicista, 
specializuje se na kosmonautiku.

 

 

---

Za výzkum černých děr sklízí úspěchy. V české astronomii patří k ‘vycházejícím hvězdám‘

 

Průběh zatmění Měsíce 15.6.2011

Včera jsme se zúčastnili úplného zatmění Měsíce. Řekněme rovnou, nesplnilo naše očekávání. Začátek byl mizerný (Měsíc byl když vyšel už zatměný a přes oblačnost nebyl vidět. Pak se to zlepšilo, ale bohužel mé mizerné vybavení (digiťák nemá manuální nastavení) způsobilo přesvětlení odkryté části měs. kotouče. No nic, podívejte se alespoň na to málo.

P.S. Příště se lépe vybavím!

     

     

Naše práce má ohlas v regionální tisku - Slovácké noviny !

Pro info: první snímek je Valečkův, ostatní jsou moje (viz úpně nahoře).