Znáte ty hádanky typu „najdi deset rozdílů?“ Existují lidé, kteří se tím s trochou nadsázky živí: astronomové sledující změny na obloze. Nejdůležitějším úkolem takzvaných přehlídek oblohy je hledání blízkozemních planetek, které mohou představovat potenciální nebezpečí pro život na Zemi. V hledáčku ale mají také novy, supernovy nebo planety u cizích hvězd.
Takovou kameru v mobilu asi nemáte
V Chile nedávno spustili matku všech přehlídek oblohy a největší dalekohled svého druhu Vera C. Rubin Observatory. Jeho hlavní zrcadlo má průměr více než osm metrů a disponuje 3,2GP kamerou. Dokáže zaznamenat dění na celé obloze.
Více než 2100 planetek za prvních deset hodin
První snímky, se kterými se americký provozovatel pochlubil teprve před pár dny, zobrazují Kupu galaxií v Panně nebo Mlhovinu Laguna v souhvězdí Střelce. Na obou fotografiích je také velké množství planetek.
Rubin Observatory jich jen během prvních deseti hodin pozorování našla přes 2100. Po několika dnech provozu observatoř generuje takové množství dat a tak rychle jako žádné jiné podobné zařízení v minulosti.
Fotografie Mlhoviny Laguna (M8) vznikla kombinací 678 snímků
Podle odhadů by měl dalekohled během deseti let najít:
- 89 tisíc blízkozemních planetek
- 3,7 milionu planetek v hlavním pásu mezi Marsem a Jupiterem
- 32 000 transneptunických objektů
V současné době známe asi 1,5 milionu planetek a přibližně 812 tisíc má číslo, což znamená, že u nich známe dráhu. Blízkozemních planetek bylo vloni objeveno přes 3100 a celkem jich známe 38 tisíc.
Rubin Observatory bude hledat také novy a supernovy, studovat temnou energii a hmotu prostřednictvím gravitačních mikročoček, vyhledávat optické protějšky gama záblesků a mnoho dalšího.
SkyViewer ukáže, na co se dívá Vera C. Rubin
Data z dalekohledu jsou přístupná třeba v oficiální webové aplikaci SkyViewer.
Když klepnete vlevo nahoře na menu, dále na Display a zapnete Virgo Cluster with Asteroids, aplikace odhalí asteroidy a planetky, které dalekohled jako pohyblivé cíle detekoval na relativně stabilním hvězdném pozadí.
Pohled na 1/40 zorného pole dalekohledu a drobné RGB linky vyznačující planetky
Uvidíte velké množství tečkovaných čar, které mají červenou, zelenou a modrou barvu. Výsledný zobrazený obrázek je ve skutečnosti kombinací tří snímků, z nichž každý byl pořízen s červeným, zeleným a modrým filtrem.
Matka všech přehlídek oblohy
Přehlídky oblohy jsou automatické dalekohledy, které pořizují snímky celé oblohy. Zas a znovu a stále dokola. Hlavním úkolem bývá hledání nových planetek, které se mohou potenciálně srazit se Zemí. Některé jsou ale zaměřené třeba také na měření jasnosti desítek tisíc hvězd s cílem objevit nové exoplanety.
Někdy tak jde jen o soustavu objektivů na jedné montáží v budově o velikosti větší garáže, jindy o skutečné dalekohledy. Dnes už legendární dalekohledy Pan-STARRS na Havaji mají hlavní zrcadlo o velikosti 1,8 metru. Catalina Sky Survey disponuje třemi dalekohledy o průměru 68 cm až 1,5 metru.
Vera C. Rubin Observatory je v úplně jiné lize. Na hoře Cerro Pachón v Chile byl postaven dalekohled o průměru 8,4 metru, který dokáže pozorovat i velmi slabé objekty.
Přehlídky oblohy mají vždy velké zorné pole, aby mohly pozorovat velké množství objektů (velkou část oblohy) najednou. U velkých dalekohledů to není obvyklé. Pokud se podíváme na největší (nad 6 metrů) dalekohledy, tak Rubin Observatory z nich má největší zorné pole – jeho průměr je 3,5 stupně, takže dokáže pozorovat současně oblohu o velikosti 10 čtverečních stupňů. Do této oblasti by se vešlo asi 45 měsíčních úplňků. Délka jedné expozice je asi 30 sekund. Během tří nocí dokáže pořídit fotografie celé oblohy, a tak to bude dělat po dobu nejméně 10 let. Získáme tak velmi detailní časosběr celé noční oblohy. Levné to však nebude. Jedna noc vyjde v přepočtu na 1,6 milionu korun.
Simonyi Survey Telescope
Observatoř je pojmenovaná po americké astronomce. Vera Rubin (1928-2016) se zabývala problematikou rychlosti rotace Galaxie. Její objev tzv. „ploché rotační křivky“ je považován za nejpřímější a nejprůkaznější důkaz temné hmoty.
Rubinova observatoř byla navržena už v roce 2001 pod názvem LSST (Large Synoptic Survey Telescope), ale stavba začala až v roce 2015. Samotný teleskop nese název Simonyi Survey Telescope.
Všechny velké dalekohledy jsou zrcadlové a obvykle se skládají ze tří až pěti zrcadel. Simonyi Survey Telescope je složen ze tří zrcadel ale vlastně jen ze dvou. První a třetí zrcadlo jsou spojené dohromady do struktury o průměru 8,4 metru – proto se o této části optiky mluví jako o M1M3 (zrcadla se označují písmenem M jako mirror).
Primární zrcadlo připomíná vyfouknutý kruh na plavání. Světlo se odrazí od něj do sekundárního zrcadla o průměru 3,5 metru a následně zamíří do terciálního pětimetrového zrcadla, které se nachází uvnitř primárního zrcadla. Velmi pěkně je cesta světla znázorněna na videu níže.
Z terciálního zrcadla zamíří světlo do 3,2gigapixelové kamery. Jedná se o největší digitální kameru na světě – je velká jako automobil a váží přibližně 2800 kg. Kamera má tři čočky. Největší má průměr 1,6 metru a nejmenší 68 cm.
Kamera je schopna sledovat světlo od blízké infračervené oblasti (omezené citlivostí snímače kamery), přes optické vlnové délky až po ultrafialovou oblast (omezenou zemskou atmosférou). Pro pozorování v různých barvách (vlnových délkách) je kamera vybavena šesti filtry.
Po průchodu čočkami se světlo dostane do ohniskové roviny kamery, která se skládá ze 189 jednotlivých na zakázku navržených snímačů CCD. Kamera má plně integrovaný chladicí systém, který udržuje teplotu CCD snímačů na přibližně -100 °C, což pomáhá snižovat nežádoucí šum v obraze.
Nepřítel nad hlavou
Rubin Observatory se v průběhu výstavby objevil jeden velký nepřítel – družice. Kosmonautika se zrodila na přelomu 50. a 60. let minulého století, ale v posledních letech zažívá obrovský boom. V roce 2016 byl počet vypuštěných družic 221. V roce 2023 byl stanoven dosavadní rekord – na oběžnou dráhu se vydalo 2900 objektů. Vloni to bylo nepatrně méně. Letos bude nejspíše rekord překonán, protože už v první polovině roku bylo vypuštěno 1800 družic.
Rostoucí provoz na oběžné dráze samozřejmě souvisí především se satelitními konstelacemi typu Starlink. Svou síť ale buduje také Amazon nebo třeba Čína.
Primární a uvnitř také terciální zrcadlo a srovnání s lidskou postavou
Pro přehlídky oblohy je to samozřejmě problém. Na Rubin Observatory to budou řešit především vývojem softwaru, který bude stopy od družic hledat a upozorňovat na ně.
„Je pravda, že velká část expozic bude obsahovat pruh z družice, ale zorné pole je velké, a tak počet skutečně postižených pixelů je velmi malý,“ řekla Meredith Rawls z Rubin Observatory pro Space.com. „Šířka (satelitních pruhů) je nanejvýš několik set pixelů. Ale jeden detektor má 4 000 pixelů a kamera má 189 CCD detektorů sledujících oblohu.“
Přelety jasnějších družic bude ale potřeba rovnou zahrnout do plánu pozorování. Týká se to třeba družic BlueBird – v podstatě obřích anténních polí, z nichž každé má plochu 64 metrů čtverečních. Družice mají poskytovat 5G prostřednictvím satelitu přímo uživatelům chytrých telefonů. Kvůli velkým anténám jsou ale velmi jasné.