Hledač temné energie i cizích planet  
Když v roce 2012 dostala NASA od amerického průzkumného úřadu NRO dva kompletní fotoprůzkumné satelity, byla to pro kosmickou agenturu velmi zajímavá situace. Šlo o teleskopy s průměrem zrcadla 2,4 metru, které svými parametry velmi připomínají Hubbleův teleskop. Ten totiž vznikl z návrhu průzkumných družic třídy KeyHole-11 Kennan. Na rozdíl od Hubbleova teleskopu ale optika těchto družic mířila na zemský povrch.

National Reconnaissance Office (NRO) v roce 2012 usoudila , že dva téměř dokončené exempláře nebude používat a darovala je NASA. Ta tak stála před otázkou, jak s darem, který byl postaven někdy v devadesátých letech naloží.

 

 

NRO pouze chtěla, aby se teleskop nepoužíval ke snímkování Země. NASA následně dostala od vědců mnoho návrhů – teleskop na oběžné dráze Marsu, optická komunikační stanice pro spojení se vzdálenými sondami, družice pro studium kosmického počasí a soustavy Země-Slunce nebo sonda pro výzkum horních vrstev zemské atmosféry. Varianty se postupně vyřazovaly až zůstal projekt infračerveného teleskopu WFIRST. NASA už dříve uvažovala o podobném teleskopu, měl být ale mnohem menší. Když už ale agentura dostala teleskop se skoro dvouapůlmetrovým zrcadlem, byla by škoda toho nevyužít. Větší zrcadlo totiž přinese větší úhlové rozlišení a tedy detailnější snímky a měření.

Teleskop WFIRST. Zdroj: http://www.nasa.gov/
Teleskop WFIRST. Zdroj: http://www.nasa.gov/

Momentálně NASA návrh propracovala, ale stále se jedná o neschválený projekt, na jehož realizaci bude potřeba přidělit peníze a dát mu definitivní zelenou. V době, kdy NASA dostala výše zmíněný dárek od NRO se počítalo se startem nejdříve v roce 2019, nyní se hovoří zhruba o polovině 20. let. Pokud se projekt realizuje bude mít široké využití – mohl by se věnovat hledání planet u cizích hvězd, nebo odpovědět na otázky týkající se zatím nejasnostmi opředené temné energie, zkoumal by i historii rozpínání vesmíru.

 



Vědecké úkoly projektu WFIRST se minimálně v oblasti hledání odpovědí na otázku temné energie budou překrývat s určením evropské sondy Euclid, jejíž vypuštění se zatím plánuje zhruba na rok 2020. Teleskop by měl odpovědět na otázku, zda je rozpínání vesmíru způsobeno nějakou novou složkou energie nebo zda je v nepořádku samotná obecná relativita. Pokud jde o nový typ energie, pak se nabízí otázka, zda je její energetická hustota v čase a prostoru stabilní, nebo zda se během vývoje vesmíru nějak měnila. Teleskop k odpovědi na tyto otázky použije tři různé metody – akustickou oscilaci baryonů, sledování vzdálených supernov, slabé gravitační čočkování.

 

Temná energie a její zatím neprozkoumaný vliv na expanzi vesmíru. Zdroj: http://www.aldebaran.cz/
Temná energie a její zatím neprozkoumaný vliv na expanzi vesmíru. Zdroj: http://www.aldebaran.cz/

Hledání planet u cizích hvězd by zase mělo přinést odpověď na otázku jak běžné jsou světy srovnatelné se Zemí? Jaké planety se nachází ve vzdálených částech od jejich mateřských hvězd? Co podmiňuje obyvatelnost těchto světů? Na tyto otázky by měl nový projekt hledat odpovědi pomocí chytré metody.

 



Zatímco známý teleskop Kepler hledá cizí planety tak, že sleduje drobné kolísání jasnosti hvězdy, které způsobuje planeta přecházející přes disk hvězdy, WFIRST se zaměří na metodu zvanou mikročočkování. Ta detekuje přítomnost planety z toho, jak její gravitace lehce ovlivňuje (ohýbá) světlo mateřské hvězdy. Díky tomu by se mohlo podařit objevit i planety, které Kepler nemůže vidět. Mikročočkování pomůže prozkoumat i chladné oblasti hvězdných systémů, které jsou dále od mateřské hvězdy.

 

Představa teleskopu WFIRST-AFTA. Zdroj: http://gcd.larc.nasa.gov/
Představa teleskopu WFIRST-AFTA. Zdroj: http://gcd.larc.nasa.gov/

Tento postup by měl podle webu NASA umožnit detekovat exoplanety o hmotnosti 0,1 – 10 000 Zemí. Mnoho objevených světů bude zřejmě patřit mezi SuperZemě, které jsou 10x hmotnější než naše planeta, ale teleskop WFIRST by měl detekovat i několik světů podobných tomu našemu.

 

 

WFIRST má disponovat dvěma přístroji – Wide-Field Instrument (WFI) má být kamera s rozlišením 288 megapixelů schopná snímat oblast o ploše 0,28 čtverečních obloukových stupňů. Tento přístroj poskytne data v mnoha spektrech blízkého infračerveného záření (0,7 – 2 mikrometry). Jeho ohniskové pole má být tvořeno slitinou kadmia, telluru a rtuti s velikostí jednoho pixelu 110 obloukových milivteřin (pro běžného člověka nepředstavitelná hodnota). Ve hře je tak mimořádně lákavá možnost přímého zobrazení planet u cizích hvězd.


Druhým přístrojem by měl být koronograf pokrývající kratší vlnové délky (0,4 – 1 mikrometr). Měl by zvládnout odstínit miliardkrát silnější světlo mateřské hvězdy a odkrýt tak pohled na planetu, která obíhá jen 0,1 obloukové vteřiny od ní. Světlo mateřské hvězdy by přitom jinak přesvítilo drobnou planetu a proto je potřeba velmi citlivě regulovat, které paprsky odstínit a které nechat jít dál. Po zakomponování tohoto plánu se o teleskopu začíná hovořit jako o WFIRST-AFTA.

Momentálně ale nemáme s koronografy mnoho zkušeností. Projekt WFIRST-AFTA by tak mohl být výborným odrazovým můstkem v této technologii pro budoucí mise. Feng Zhao z Jet Propulsion Laboratory k tomu říká: „Technologická mezera mezi aktuálním stavem vesmírných koronografů a stavem, který bude potřeba pro objevení skutečně velmi podobné planety k Zemi je hodně široká.“ Nabízí se tak možnost využít na WFIRST-AFTA stredně pokročilý koronograf, který tak otevře možnosti k příštím, pokročilejším projektům.

 

Projekt WFIRST-AFTA by mohl umožnit i studium složení atmosféry planet o velikosti Neptunu, což by výrazně rozšířilo naše možnosti poznání. U projektu WFIRST-AFTA se navíc počítá s tím, že by teleskop i jako palubní vybavení měly umožňovat robotické servisní mise. Hlavně ale uvidíme, zda se tento zajímavý projekt dočká realizace. Ta je totiž momentálně stále nejistá.

 

Zdroje informací:
http://www.nasa.gov/
https://en.wikipedia.org/
http://www.kosmonaut.cz/
http://www.kosmonaut.cz/

Zdroje obrázků:
http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/stmd_afta_obs_0.jpg
http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/stmd_wfirst_obs_0.png
http://www.aldebaran.cz/astrofyzika/kosmologie/modern/darkenergy.jpg
http://gcd.larc.nasa.gov/wp-content/uploads/2011/10/wfirst-print-3785-1080.png

Psáno pro Kosmonautix a osel.cz

Autor: Dušan Majer
Datum: 21.10.2015
Tisk článku

Temná hmota - Šalev Aner
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 279 Kč
cena: 239 Kč
Temná hmota
Šalev Aner
Související články:

Vývoj hmotných struktur vesmíru potvrzuje vliv temné energie     Autor: Dagmar Gregorová (29.03.2010)
Pohled na temnou energii přes gravitační čočku     Autor: Dagmar Gregorová (23.08.2010)
WiggleZ podpořil koncept temné energie     Autor: Stanislav Mihulka (10.06.2011)
Je temná energie opravdu reálná?     Autor: Stanislav Mihulka (16.09.2012)
Souvisí Higgsův boson s temnou energií?     Autor: Stanislav Mihulka (10.08.2013)
Pozoruje spektrometr AMS produkty částic temné hmoty?     Autor: Vladimír Wagner (28.09.2014)
Tvoří temnou hmotu temná makra s podivnými kvarky?     Autor: Stanislav Mihulka (14.12.2014)
Je náš vesmír na pokraji zhroucení?     Autor: Stanislav Mihulka (26.03.2015)



Diskuze:

A co ten druhý?

Tomáš Lízner,2015-10-22 12:27:58

V úvodu je zmíněno, že NASA dostala ty teleskopy dva. Plány na využití toho druhého nejsou?

Odpovědět

Vojáci vs. věda vs. smutná realita

Vít Výmola,2015-10-21 16:19:16

Předem podotknu, že nejsem žádný pacifista.
Nicméně tento případ krásně ilustruje smutnou realitu toho, jak funguje společnost. Věda je až na okraji. Vzpomeňte si, jaký byl problém zrealizovat HST, kolik se kolem toho napsalo, jak je drahý, jak o něj musela vědecká obec bojovat... a zároveň měla NRO satelitů téměř stejné konstrukce rovnou několik.
A pokračuje to dál. Teď má NASA už několik let k dispozici dva kusy ZADARMO a dál se řeší, jak a kde získat peníze na dovybavení a vynesení na orbit. Horko těžko se to zřejmě povede jenom jednomu a ani to ještě není jisté.

Odpovědět


Re: Vojáci vs. věda vs. smutná realita

Martin Krupicka,2015-10-22 10:31:17

Taky to může být tím, jak je věda zoufale neefektivní. Stačí srovnání výzkumu akademického a průmyslového. Samozřejmě se zabývají naprosto odlišnými věcmi, ale zatímco v akademické sféře se výzkum plánuje na roky, v továrně jsou to týdny až měsíce, ke všemu jsou rozpočty a posuzuje se rizikovat projektu.

NRO má zjevně velkou praxi ve snímkování ve viditelném spektru s dostatečným rozlišením. A když padlo rozhodnutí (rozhodl šéf, že to tak bude), ať postaví nejlepší dalekohled na pozorování mravenců, na jaký jsou za rok schopni sehnat matroš, tak ho postavili.

Vědci dostali ozkoušenou sondu se zrcadly a roky špekulovali, v jakém oboru spektra snímat, kam to namířit, na jakou orbitu poslat... a rozhoduje nějaká komise, ve které má každý svoje zájmy, atd... takže se to strašně vleče, až nakonec pošleme do vesmíru 30 let starý křáp... tedy, prověřený přístroj, samozřejmě.

Odpovědět

110 obloukových milivteřin

Martin Plec,2015-10-21 13:55:25

"velikostí jednoho pixelu 110 obloukových milivteřin ... přímého zobrazení planet u cizích hvězd"

Jestli dobře počítám, tak jeden pixel bude mít ve vzdálenosti 4ly průměr cca 13 poloměrů Slunce. Opravdu je to dostatečné rozlišení pro přímé zobrazení planet? Asi je tím míněna ta rozmazaná skvrna 100x větší než planeta, uvnitř níž se kdesi dá předpokládat neviditelný bod odpovídající skutečné planetě - jako zde: http://www.osel.cz/8450-je-libo-portret-exoplanety-z-pozemni-observatore.html (viz diskuze).

Odpovědět


Re: 110 obloukových milivteřin

Vojtěch Kocián,2015-10-21 14:41:42

Snad by to stačit mohlo. Možnost přímé detekce exoplanet je zatím dost omezená a tohle by mělo poskytnout spoustu zajímavých dat. Na tom, že je planeta v obraze menší než vzdálenost mezi sousedními pixely, až tak nesejde. Důležité je o kolik a kolik pixelů je mezi ní a mateřskou hvězdou. Nikdo zatím reálně nechce fotit mapy jednotlivých exoplanet (i když jako sen do budoucna to zní dobře), zatím jen hledáme, měříme a vážíme, a jak tranzitní tak dopplerovská metoda mají dost výrazná omezení, která brání najít menší planety s delší dobou oběhu, které zrovna nejsou z našeho pohledu s mateřskou hvězdou v zákrytu. S trochou štěstí by z toho mohlo padat mnohem víc planet než z Keplera.

Odpovědět


Re: 110 obloukových milivteřin

Vít Výmola,2015-10-21 16:13:59

Jak už jsme konstatovali v diskuzi ke článku v odkazu, ještě desítky let nebudeme moct pozorovat planety jako kotoučky. Přímým zobrazením se tak zatím myslí jenom to, že planetu bude přímo vidět na obrázku. Ovšem jenom bodově, nebo spíše jako rozmazaný shluk pixelů. I to je velký prokrok a bohužel nám zatím musí stačit.

Odpovědět


Re: Re: 110 obloukových milivteřin

Martin Plec,2015-10-21 18:20:41

Jasně. Já mám ale problém se slovem "vidět".

Odpovědět


Re: Re: Re: 110 obloukových milivteřin

Vít Výmola,2015-10-21 19:27:52

Jeden pixel nebo jeden bod je přece taky vidět, ne? :)

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: 110 obloukových milivteřin

Martin Plec,2015-10-21 20:52:56

Asi stejně jako je pixel z fotografie Pluta v rozlišení 1000 m/px zobrazením metrového balvanu ležícího na povrchu. :-)

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: 110 obloukových milivteřin

Vojtěch Kocián,2015-10-21 23:00:05

To není tak úplně přesné. Primárně jde o to planetu najít. K tomu by plánované zařízení mělo doufejme stačit a jestli bude zabírat jen zlomek pixelu, nevadí to. Na nějaké přesnější zobrazení povrchu planety si bohužel budeme muset počkat trochu déle. Planetu ale uvidíme a můžeme sledovat její oběžnou dráhu. Asi jsme příliš namlsaní Keplerem a chceme postoupit o příliš velký krok dopředu, ale na to zatím neuzrál čas. Kepler však dokáže zachytit jen zlomek planet. Spousta dalších čeká na objevení třeba právě tímto teleskopem.
Balvan na Plutu se ztratí v šumu z jeho okolí, což spíš odpovídá situaci, kdy jeden pixel zabírá plochu celé hvězdné soustavy. Z toho hvězdu odfiltrovat nepůjde.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: 110 obloukových milivteřin

Vít Výmola,2015-10-21 23:13:04

To je, jako byste předpokládal, že neuvidíte hvězdy na záběrech z HST. Zdánlivý úhlový rozměr hvězd je taky hluboko pod jeho nejlepším rozlišením a ve výsledku je z toho jeden pixel nebo shluk pixelů.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: 110 obloukových milivteřin

Martin Plec,2015-10-22 09:52:21

To je dobrý příklad, máte pravdu. U hvězd mi to slovo "vidět" nevadilo, a je to ve skutečnosti tatáž situace.

Odpovědět


Re: Re: Re: 110 obloukových milivteřin

Vít Výmola,2015-10-21 20:18:46

Nicméně poněkud nešťastně je to asi zmíněné v článku. To, co WFIRSTu umožní přímá pozorování, není rozlišení, ale popisovaný koronograf a práce v infračervené oblasti.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni


















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace