Astronomie je pravděpodobně společně s matematikou nejstarší věda, protože už v pravěku se lidé řídili rytmy dne a noci, ale také roku. Přitom vůbec nevěděli, že žijí na zeměkouli, která obíhá kolem Slunce, a že Měsíc naopak obíhá kolem Země. Jan Neruda to vystihl v populárně-vědecké přednášce pro žáby, když starému učenému žabáku vložil do tlamičky tento verš:
Slunce že velmi slouží nám,
paprskovými klíny
štípajíc věčnost na rok
a směnkové na termíny.
Můžete si jistě pomyslet, že o vesmíru dnes víme více než učený žabák, ale je v tom háček. Naši předkové asi tak před pěti tisíci lety už leccos o vesmíru zjistili právě z pravidelného oběhu Slunce, Měsíce i hvězd po nebi.
Přestože jejich jedinými pomůckami byl klacík šikmo zaražený do půdy, jenž vrhal na Slunci či při Měsíci stín, a pak ještě velmi jednoduchý úhloměr, dokázali už v 6. století před naším letopočtem zjistit, že Země je koule, o tři století později změřili její obvod a o další století později už věděli, jak je od nás daleko Měsíc a jaký je jeho poloměr.
Do konce 19. století už byly známy všechny planety Sluneční soustavy, jejich oběžné doby, vzdálenosti od Slunce i hmotnosti (Obrázek: Sluneční soustava, Wikimedia, volné dílo)
Pak se však něco zadrhlo a až do konce středověku si lidé mysleli, že všechny hvězdy jsou od nás stejně vzdáleny, jakoby přišpendleny na obrovitou nebeskou polokouli. Ale když pak byl vynalezen dalekohled, začaly se astronomické objevy rychle množit.
Do konce 19. století se podařilo objevit všechny velké planety Sluneční soustavy a zjistit jejich rozměry, vzdálenosti od Slunce, oběžné doby i hmotnosti. Podařilo se spočítat i hmotnost Slunce: 300tisícíkrát větší než je hmotnost Země. Astronomové dokonce zjistili, že hvězdy na nebi jsou šíleně daleko - to jsou ta pověstná astronomická čísla, kde se to hemží nulami.
Co je největším problémem astronomie?
Lze říci, že největším problémem astronomie od pravěku do dneška je právě zjišťování, jak daleko jsou pozorované objekty od nás. Proto nikdy nevíme, které hvězdy na obloze mají největší zářivý výkon. Nejjasnější hvězdou na nebi je totiž Sírius, ale ten se třpytí na zimním nebi hlavně proto, že patří mezi nejbližší hvězdy ke Slunci.
Pro názornost používáme za jednotku vzdálenosti světelný rok,
což je vzdálenost 9,5 biliónu kilometrů, takže Sírius je od nás vzdálen
pouhých 81 biliónů kilometrů, tj. téměř za rohem (necelých 9 světelných
let). Má však dvakrát větší hmotnost než Slunce, takže kdyby byl od Země tak blízko jako Slunce, tak bychom se upekli, protože má zářivý výkon 25krát větší než Slunce. Naproti tomu hvězda Rigel v Orionu je oproti Síriovi vzdálena 90krát víc, ale kdyby byla na místě Slunce, tak bychom se okamžitě vypařili, protože má zářivý výkon 66tisíckrát vyšší než Slunce!
Určování vzdáleností ve vesmíru je proto klíčová záležitost, chceme-li se zorientovat, co patří v tomto nádherném a obrovitém kosmickém divadle do extraligy, co je pouhý okresní přebor, a co fakticky nestojí za řeč.
Dnes po té již pětitisícileté zkušenosti vidíme, že nás vesmír trvale klame. Mezi nejvýznamnější astronomické jevy ve starověku i středověku patřilo na první místo pochopitelně Slunce, na druhé Měsíc, na třetí planety (zejména Venuše, Jupiter a Mars) a pak hvězdy na čele se Síriem, Canopem a Arkturem.
Občas se ovšem stalo, že i Měsíc byl v noci přezářen jasným meteorem (bolidem), anebo planety i ve dne viditelnými kometami. Dnes však víme, že tyto úkazy jsou fakticky zanedbatelné, protože bolidy mají rozměry jen několik metrů, ale svítí v naší atmosféře ve výšce nějakých 50 km nad zemí. Komety jsou sice o něco větší (mohou mít průměr až 15 km), ale také se pohybují poměrně blízko Země, když je vidíme očima, tj. ve vzdálenostech kolem 20 milionů kilometrů.
20. století plné překvapení
V roce 1936 astronomové zjistili, že existují hvězdy velkých hmotností, které na konci svého aktivního života vybuchují jako supernovy, čímž se zcela zničí. Když se podařilo určovat jejich vzdálenosti, tak se ukázalo, že nejjasnější z nich mají zářivé výkony v maximu výbuchu na úrovni jedné miliardy zářivého výkonu Slunce.
Krabí mlhovina, pozůstatek exploze supernovy SN 1054. Takto ji zachytil Hubbleův teleskop. Snímek NASA (volné dílo), barvy jsou upraveny pro lepší ilustraci.
V roce 1963 se podařilo ve spolupráci optických a rádiových observatoří objevit velmi vzdálené téměř bodové zdroje nazvané kvasary, jejichž zářivý výkon dosahuje sto miliard zářivého výkonu Slunce.
V roce 1973 pak byly objeveny zábleskové zdroje záření gama, které mají rozměry jen kolem 50 km, a přesto dokáží zablesknout výkonem až stokrát větším než kvasary!
V roce 1980 se pak ukázalo, že kromě viditelných těles vesmíru, které se projevují v některém oboru elektromagnetického spektra, existuje ještě prapodivná složka vesmíru, která je stoprocentně průhledná a tudíž neviditelná, ale která v daném objemu vesmíru pětkrát více hmoty než kolik je
tam hmoty zářivé, od planet až po ty zábleskové zdroje gama. Této záhadné
složce, která podle gravitačního zákona působí i na hmotu zářivou, se říká
skrytá nebo také temná látka.
Každá odpověď přidá nové otázky
To však stále ještě není konec překvapení. Od roku 2008 astronomové vědí, že vesmír obsahuje ještě další hmotnou složku, které se říká temná nebo skrytá energie. Ta je také dokonale neviditelná, ale přesto se její vinou od poloviny věku vesmíru (vesmír je starý 13,8 mld. let) tempo rozpínání vesmíru, které do té doby klesalo, začalo zase zrychlovat. Přitom její podíl na celkové hmotě vesmíru dosahuje asi 70 %!
Loni pak přišel epochální objev gravitačních vln, které ve skutečnosti umožňují pozorovat splývání masivních černých děr o výsledných hmotnostech až 60krát větších než má Slunce na vzdálenost mnoha miliard světelných let.
Uvádím letopočty objevů úmyslně proto, abychom si všimli, že intervaly mezi těmito zásadními objevy nejsou nijak veliké – maximálně tak 15 let. Velmi pravděpodobně nás tedy čekají další velké objevy, které dokazují, že ty nejzávažnější vědomosti o vesmíru jsou před námi důmyslně ukryty, když na ně přicházíme v opačném pořadí, než bychom intuitivně čekali. Normální pozorovatel si přece všimne dříve mrakodrapu než obytného stavení, až potom psí boudy a nakonec hlemýždě s ulitou.
Autorem článku je Jiří Grygar, významný český astronom, astrofyzik a popularizátor vědy.
Když jsem začínal astronomii studovat, tak jsem si myslel, že to hlavní už naši předchůdci objevili, jak to ostatně Jan Neruda vystihl v Písních kosmických v roce 1878. Ten by se asi nejvíc divil, kdyby se mohl seznámit se současnými astronomickými znalostmi, ale ještě daleko zapeklitějšími neznalostmi. To ovšem znamená, že pokud si dnes mladí lidé vyberou za své budoucí povolání astronomii, zajisté se nemusejí obávat nezaměstnanosti. Přitom naprosto shodná je i situace ve všech ostatních oborech přírodních věd. Za každý vyřešený problém se vynořují minimálně tři nové závažné otázky, na které v té chvíli neumíme odpovědět.
