S rentgenem na tajemství Slunce  
Rentgenové observatoře jsou určeny především k výzkumu hlubokého vesmíru, hlavně těch nejbizarnějších objektů, jaké v něm známe – černých děr, kvasarů, pozůstatků po velkolepých výbuších supernov nebo srážejících se galaxií. Avšak občas se stane, že některý z těchto výdobytků kosmických technologií obrátí svůj zrak mnohem blíže – k nám domů do naší Sluneční soustavy.

 

Zvětšit obrázek

Jak je NuStar průkopnická mise z pohledu technologií, tak provádí i nad míru zajímavou vědeckou činnost, o kterou nám obohatí  letošní vánoce, nadto s příslibem důležitých pozorování do budoucnosti. NuStar tentokrát obrátil svou pozornost směrem ke Slunci. Pokud vám to připadá šílené,  jste na tom stejně jako hlavní duše projektu Fiona Harrison, která přiznává, že právě tak jí celý nápad připadal, když jí ho sluneční fyzik David Smith předložil. Použít přístroj určený k pozorování hlubokého vesmíru k pozorování Slunce opravdu není jen tak: použité senzory mívají odpovídající citlivost, a tak obvykle hrozí jejich poškození, ne-li zničení. Ovšem NuStar je po všech stránkách zvláštní případ, pro něj toto pravidlo neplatí. Jde o to, že naše mateřská hvězda v pásmu, pro které je NuStar stavěn, už zdaleka tolik nevyzařuje. Povrchová teplota Slunce je 5800 Kelvinů, což odpovídá právě záření ve viditelném spektru, směrem ke kratším (a proto energetičtějším) vlnovým délkám jeho intenzita prudce klesá, takže v oboru desítek keV už NuStar může svůj zrak beztrestně obrátit přímo na sluneční výheň. Výsledkem jeho počínání se můžete pokochat níže. Data pořízená NuStarem jsou zelené a modré oblasti v horní části snímku, jedná se o vlnové délky 3-5 KeV, pocházející z plynu zahřátého až na 3 miliony stupňů. Oranžovou barvou jsou data pořízená SDO v utrafialovém pásmu na vlnové délce 171 angstromů, toto záření generuje materiál o teplotě 1 milion stupňů.
 
 

Zvětšit obrázek
Ultrafialový snímek Slunce, doplněný o data z Nustaru

  
Ale není to pouhé pořízení – byť jistě esteticky hodnotného a unikátního – snímku, co Fionu Harrison přesvědčilo, aby takové použití NuStaru připustila. Tato pozorování by mohlo vnést světlo do některých zásadních záhad moderní astronomie.

Jednak je tu potenciální možnost pozorování tzv. nanoflares. Jedná se o teoreticky předpovězené miniaturní erupce. Pokud by se prokázala jejich existence,  mohly by vysvětlit jednu z největších záhad sluneční fyziky;  ano, nemluvíme tu o ničem menším než o nesrovnalosti mezi teplotou slunečního povrchu (necelých 6000 °C) a sluneční koróny (milióny °C). Zdrojový článek hovoří o přirovnání k plameni vycházejícím z kostky ledu.

 

Zvětšit obrázek
Umělecká ilustrace observatoře NuStar na oběžné dráze

To ale ještě není všechno. NuStar by mohl pomoci dokonce i s tou zpropadenou temnou hmotou. Tentokrát se jedná o dlouhodobě podezřelé částice zvané axiony, jejich existenci se dosud také nepodařilo prokázat. I když se může poslední dobou zdát, že v kurzu jsou spíše WIMPy, axiony rozhodně nejsou mimo hru. NuStar pochopitelně nedokáže pozorovat přímo dané částice, ale vysokoenergetické fotony vznikající při jejich předpovězené konverzi v magnetickém poli Slunce.

NuStar je představitelem nové generace rentgenových observatoří. Evoluční linie započatá Einsteinem se již vyčerpala, je nutno pustit ke slovu revoluci. NuStar jako první orbitální observatoř vůbec používá výsuvnou konstrukci mezi optickou částí a částí s detektory záření. To umožňuje použití delších ohnisek, což je právě pro rentgenové observatoře veledůležitý parametr, jelikož s prodlužujícím se ohniskem lze pozorovat v energetičtějších (krátkovlnnějších) oblastech spektra. Zároveň tak bylo dosaženo silné redukce startovních rozměrů – NuStar byl pro své rozměry ve složeném stavu přirovnáván k větší domácí ledničce. Další pozoruhodností je na tomto teleskopu optika. Byl zde poprvé použit nový postup výroby jednotlivých zrcadel volterovského objektivu, zaměřený na snížení hmotnosti. Postup spočívá v použití velmi tenkých skleněných desek podobných těm, které se používají k výrobě displayů pro notebooky nebo mobilní telefony. Tyto desky získávají svůj finální tvar  po zahřátí v peci, kde se vlastní vahou ohnou do požadovaného tvaru nad tvarovacími trny. Tak se podařilo do objektivu vměstnat celkem 133 zrcadel. Nadto mají povrch pokovený dvěma sty vrstvami střídavě z wolframu, platiny, křemíku a uhlíku. Tím je zajištěna maximálně efektivní odrazivost pro rentgenové fotony, které jinak tak rády pronikají vším, co jim stojí v cestě. Díky tomu všemu na orbitě krouží rentgenový teleskop schopný pořizovat ostré snímky v dosud nedosažitelných vlnových délkách, a to navíc při hmotnosti pouhých 350 Kg.


Zdroje:
www.nasa.gov/jpl/nustar/sun-sizzles-in-high-energy-x-rays/
http://www.nustar.caltech.edu/news/nustar141222
http://www.nustar.caltech.edu/image/nustar141222a
Zdroje obrázků:
http://www.nustar.caltech.edu
www.nustar.caltech.edu
http://www.spaceflight101.com
Psáno pro Kosmonautix a osel.cz

Autor: Milan Štrup
Datum: 31.12.2014 10:38
Tisk článku

Kouzla - Rentgenové vidění -
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 29 Kč
cena: 25 Kč
Kouzla - Rentgenové vidění


Diskuze:

neomlouvejte se :-)

Pavel Brož,2014-12-31 19:18:47

naopak já se omlouvám za své hnidopišství :-) Článek je pěkný, nápad využít NuStar k výzkumu Slunce je sám o sobě výborný, a objevy zmíněné v článku určitě nejsou poslední, které tento nápad přinese.

Přeju všechno nejlepší do Nového Roku!

Odpovědět


Milan Štrup,2015-01-01 15:03:22

Vaše hnidopišské komentáře mi jsou dlouhodobě zdrojem zábavy a poučení.

Takže Vám (i všem ostatním) do nového roku přeji ať je vydržíte psát i nadále.

Odpovědět

pěkný článek, jenom drobná nepřesnost

Pavel Brož,2014-12-31 13:05:15

171 nm neodpovídá teplotě cca 1 miliónů Kelvinů, hmota o teplotě 1 milión Kelvinů (či stupňů Celsia, při těchto řádech a přesnosti mezi nimi nemusíme rozlišovat) vyzařuje nejvíce na vlnové délce 2,9 nm (což lze snadno ověřit z Wienova posunovacího zákona http://cs.wikipedia.org/wiki/Wien%C5%AFv_posunovac%C3%AD_z%C3%A1kon , totéž lze samozřejmě odvodit i z Planckova vyzařovacího zákona http://cs.wikipedia.org/wiki/Planck%C5%AFv_vyza%C5%99ovac%C3%AD_z%C3%A1kon). Zřejmě tam tedy bude chybka v řádu. Díval jsem se do jednoho z těch odkazů, konkrétně do http://www.nustar.caltech.edu/image/nustar141222a , a tam je uvedeno 171 Angstromů , což je 17,1 nm, což ale taky moc nesedí, tato vlnová délka je vyzařovacím maximem pro hmotu zahřátou na teplotu cca 170 tisíc Kelvinů.

Takže buďto mají už na tom odkazu chybu v desetinné čárce, anebo to tam nevyjádřili přesně (např. mohli pozorovat na dvou výrazně odlišných vlnových délkách, na vlnové délce cca 1 nm, což odpovídá těch zhruba 3 miliónům stupňů (díky čemuž se mohly pozorovat "vysokoteplotní" frakce koróny), plus na vlnové délce 17,1 nm (=171 angstromů), což odpovídá teplotě zhruba 170 tisíc stupňů, díky čemuž se mohly pozorovat "nízkoteplotní" frakce v koróně, která má typickou teplotu kolem 1 miliónu stupňů. Což by mohlo dávat smysl, protože by se daly porovnat ty teplotní extrémy v koróně z obou stran.

Odpovědět


chybka bude zřejmě v překladu

Pavel Brož,2014-12-31 13:16:08

V originálu je totiž:

"The red channel represents ultraviolet light captured by SDO at wavelengths of 171 angstroms, and shows the presence of lower-temperature material in the solar atmosphere at 1 million degrees."

tedy:

"Červený kanál odpovídá ultrafialovému světlu zachycenému SDO na vlnové délce 171 angstromů, a ukazuje přítomnost nízkoteplotního materiálu ve sluneční atmosféře (o teplotě) 1 miliónu stupňů."

čili opravdu jde o to, že ve sluneční koróně o teplotě 1 miliónu stupňů se nachází i nízkoteplotní frakce vyzařující na nižší vlnové délce. Naopak modrou a zelenou barvou jsou pak zachyceny vysokoteplotní frakce o teplotě kolem 3 miliónů stupňů.

Odpovědět


ještě oprava opravy

Pavel Brož,2014-12-31 13:22:19

ještě musím opravit i sebe: místo "nízkoteplotní frakce vyzařující na nižší vlnové délce" má být samozřejmě "nízkoteplotní frakce vyzařující na nižší frekvenci", nebo též ekvivalentně "nízkoteplotní frakce vyzařující na delší vlnové délce". To je tak, když se člověk rozhodne na poslední chvíli změnit frekvenci na vlnovou délku a zapomene prohodit i adjektiva :-)

Odpovědět


OK

Admin stránky,2014-12-31 15:56:44

V textu opravujeme na angstromy.

Odpovědět


klidně opravte i tu větu

Pavel Brož,2014-12-31 17:41:44

že záření na vlnové délce 171 angstromů je generováno materiálem o teplotě 1 milión stupňů, je to totiž zavádějící, protože hmota o teplotě 1 miliónu stupňů vyzařuje nejvíce na vlnové délce 2,9 nm, tj. 29 angstromů. Sorry za to puntičkářství, ale je to opravdu tak :-)

Odpovědět


Omluva

Milan Štrup,2014-12-31 17:45:14

Přiznávám, že mi to bylo nějaké divné,ale článek jsem psal na třikrát, a ověření mi tak vypadlo. Chyba v jednotkách je jedna věc a chyba v překladu kde měla být zmíněna ta chladnější hmota druhá. Takže formulace p. Brože je tepreve dokonalá.
No, ve větě jsou zmotaný jenom jednoky a teplota, ale všechny spojky a podstatná jména jsou správně. ;-) Tak snad mi to o silvestrovském večeru projde. Omlouvám se.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni