Neuvěřitelně nás zajímá vesmír. Abychom ho mohli poznávat a zkoumat, musíme do něj vidět. Proto vědci a inženýři vyvíjejí stále modernější a výkonnější teleskopy, s nimiž dosahují pozoruhodných objevů. Někdy je to doopravdy extrémní. Přesně tohle sedí na tým badatelů NASA ze slavné Laboratoře tryskového pohonu (JPL). Hodlají udělat šíleně výkonný teleskop ze Slunce. Svůj projekt předvedli na nedávném workshopu Planetary Science Vision 2050 ve Washingtonu, D.C.
Teleskop ze Slunce, to zní dost divoce. V laboratořích JPL ale (doufejme) zatím nechtějí přestavět naši hvězdu. Jejich plán je docela prostý. Rádi by využili Einsteinův trik a zaměstnali Slunce jako gravitační čočku, která sehraje roli gigantické lupy při zkoumání exoplanet. Dnes již stoletá Einsteinova obecný relativita říká, že gravitace hmotných objektů vlastně ohýbá prostor. Čím hmotnější je objekt, tím více ohýbá prostor a mění dráhy světelných paprsků. Tak vznikají gravitační čočky, které za správných podmínek fungují prakticky stejně jako optické čočky.
Je to smělý nápad, to nepochybně. Kdyby se nám ale povedlo Sluneční teleskop zapojit do průzkumu exoplanet v cizích hvězdných systémech, tak bychom získali naprosto neuvěřitelná data. Takový teleskop aby totiž mohl zobrazit exoplanety v extrémně vysokém rozlišení. Jeden pixel dnes pořízených snímků exoplanet těmi nejvýkonnějšími zařízeními by se na snímku Slunečního teleskopu proměnil na obrázek o velikosti 1000 pixelů. Takové rozlišení je prý dostatečné k tomu, abychom mohli pozorovat kontinenty na exoplanetách vzdálených stovky světelných let.
Takto výkonný teleskop by nám poskytl bezkonkurenčně nejzřetelnější snímky exoplanet, alespoň z dnešního pohledu. Na takových snímcích bude možné hledat vodítka pro odhad obyvatelnosti exoplanety, případně i výskytu nějakého cizího života. Díky gravitační čočce Slunce bychom mohli poprvé uvidět, jak exoplanety vlastně vypadají. Všechno to zní moc pěkně. Proč tedy vlastně takový teleskop s gravitační čočkou už dávno nemáme? Je v tom háček.
S našimi současnými technologiemi a znalostmi by teleskop s gravitační čočkou Slunce fungoval jen tehdy, kdyby pracoval ve vhodném ohniskovém bodě (focal point). Tenhle bod ale leží v kosmickém prostoru velmi daleko od Slunce.
Ve skutečnosti je ve vzdálenosti téměř 14 krát delší, nežli je vzdálenost mezi Sluncem a Plutem. Naše nejvíce vzdálená sonda Voyager 1, která už 40 let míří pryč ze Sluneční soustavy, se zatím dostala do pětiny této vzdálenosti. Jestli se nám nepovede tuhle fyziku nějakým trikem obejít, jsme koneckonců chytří, tak budeme muset teleskop poslat opravdu až tam.
Kdybychom dnes vypustili rychlou sondu s teleskopem, vybavenou pokročilým pohonem, tak by do potřebné vzdálenosti dorazila někdy za 50 let. Projekt teleskopu s gravitační čočkou Slunce by tím pádem sahal do nejvzdálenější budoucnosti v historii projektů NASA. Teleskop by samozřejmě mohl pozorovat Sluneční soustavu a okolní vesmír i cestou na své stanoviště. I tak by to ale bylo dobrodružství na celý život. Pro tak velice dlouhodobý projekt by bylo nutné získat širokou a trvalou podporu v NASA, mezi americkými politiky a hlavně mezi veřejností. Pokud by se to ale povedlo, tak nás čekají fantastická pozorování cizích světů.
Literatura
Popular Mechanics 14. 3. 2017. Popis projektu je zde
Observatoř Gaia úspěšně odstartovala
Autor: Stanislav Mihulka (22.12.2013)
Teleskop Horizontu událostí odhalil magnetická pole supermasivní černé díry
Autor: Stanislav Mihulka (07.12.2015)
Teleskop Horizontu událostí se chystá na černou díru
Autor: Stanislav Mihulka (21.02.2017)
Diskuze:
A neslo by to jinak
Martin Jahoda,2017-03-27 16:24:04
Podobne vlastnosti jako gravitace by mohla mit i atmosfera - co tedy jako cocku pouzit vrchni vrstvy atmosfery Zeme nebo treba Jupiteru?
Re: A neslo by to jinak
Josef Hrncirik,2017-03-28 09:57:47
Atmosféra je relativně příliš tenká (malá světelnost), lámavost neodpovídá čočce s malými vadami (neodpovídá ani cylindrické čočce), v atmosféře je oblačnost a prach, teplotní turbulence (chvění lomu světla) tzv. seeing běžně v Zemské atmosféře kolmo min. 1´´.
Gradient indexu lomu v určité vrstvě Venuše by teoreticky umožňoval pohledem vpřed si prohlédnout svůj zátylek ze vzdálenosti cca 30 000 km, nejspíše však nejen jeden.
A co jiná hvězda?
Martin Knot,2017-03-24 13:30:56
Proč nepoužijí jako gravitační čočku nějakou jinou hvězdu a "nepozorují" vesmír z místa blíže k Zemi?
Re: A co jiná hvězda?
Alexandr Kostka,2017-03-25 09:07:23
Gravitační čočka funguje po optické stránce stejně jako klasická skleněná, má určité parametry, jako třeba ohnisko. U slunce je problém, že jsme moc blízko, u vzdálených hvězd zase hodně daleko. Jak zde podotkli jiní: možnosti jak získat obraz i mimo ohnisko existují, ale je to dost problematické a stejně nezískáte takovou kvalitu, jako u "pořádně zaostřeného".
Já jako laik jsem kdysi měl představu,
Karel Rabl,2017-03-23 17:32:16
tak před 40 lety že by šlo použít světlo z hvězd, kde se tato soustava nachází a použít k tomu delší vlnové délky.Třeba vlna elektromagnetická vlna 1km při bouři na zkoumané planetě a vyslaná mezi mraky do kosmického prostoru určitě ovlivní foton z hvězdy a pootočí(samozřejmě civilizace vysílající nepřetržitě na dlouhých vlnách by byla lepší) jej což se projeví změnou iterference a pokud bychom měli dostatečně velkou difrakční mřížku možná by se to dalo použít k vytvoření obrazu.Nejostřejší obraz by byl těsně před zákrytem dotyčné hvězdy nebo po něm.Nebo sledovat blesky na těchto planetách pomocí teleskopů, které nejsou v zákrytu a dostatečně vzdálené od slunce, ideální by bylo kdyby na sebe upozornili zkouškami jaderných zbraní v atmosféře, tak jako jsme to dělali my v šedesátých letech, třeba až takovou civilizaci potkáme pro nás také vytvoří rezervace, jako mají indiáni v USA snad.
Ohnisko
Josef Šoltes,2017-03-23 08:35:16
Mám jeden dotaz. Opravdu je nutné dodržovat ohniskové vzdálenosti, když máme moderní techniku? Nešlo by v kruhové výseči ohniskového kužele rozmístit několik (hodně) satelitů a následně obraz složit a dopočítat pomocí počítače?
Re: Ohnisko
Pavel Hudecek,2017-03-23 09:49:34
No v podstatě šlo, ale obávám se, že "několik" bode srovnatelné s počtem pixelů (nejsem si jist, zda cca stejně, nebo třeba několikrát více), takže by se to dost prodražilo... Navíc rozdělení na milion separátních snímačů znamená, že každý z nich využije místo celého mezikruží o poloměru N krát slunce jen nějaké pidikolečko a jeho obraz tak bude rozmazán difrakčním limitem (což už žádný počítač neopraví) a taky na něj dopadne malý počet fotonů, takže signál, který by v ohnisku byl využitelný, zde zanikne v šumu.
Ideální náhražka by asi obnášela těmi satelity pokrýt celou plochu, kterou prochází užitečné světlo, co se má sejít v ohnisku. Tzn. sestavit z nich např. mezikruží o poloměru slunce:-)
Jinak to ohnisko je v případě gravitační čočky dost šílené. Ona se vůbec nechová jako rozumný objektiv. Dá se říct, že když si vybereme nějakou kružnici okolo, tak pro ni je ohnisko nějaké a pro jinou jiné. Čím větší poloměr, tím větší ohnisko. Z hlediska praktického použití půjde o to, že je nějaký minimální poloměr, kde ještě nevadí koróna a na něm je to ohnisko, které oni uvádějí.
Re: Re: Ohnisko
Josef Hrncirik,2017-03-24 07:36:46
Názorný model gravitační luštěniny je teplejší atmosférou padající kapka vody.
Tlakový, teplotní a gravitační gradient kolem ní z ní vytváří spojku malé optické mohutnosti a světelnosti s mohutnými vadami.
2 kapky rozdílné velikosti padající nad sebou vytváří samoza(roz)ostřující se baterie Keplerových hvězdářských dalekohledů při každém dešti.
Re: Re: Ohnisko
Josef Hrncirik,2017-03-24 07:43:07
GL má nejmenší vady a největší světelnost, když nejvíce zaclání.
Jak velký je však seeing v pekelných plamenech protuberancí této optimální šošovky?
Jiří Svejkovský,2017-03-22 18:53:27
A co na orbitu Slunce v bezpečném místě vytvořit černou mikrodíru. Ta by fokusovala docela dobře.
Re:
Drahomír Strouhal,2017-03-23 07:56:21
No, on by ten záběr gravitace mikrodíry nebyl nic moc. Sice by bylo bezva, že bysme měli ohnisko mnohem blíž, ale oproti pozorovatelné mikrodíře by asi byl pořád výkonnější nějaký pozemský teleskop. A větší kousky o váze planet by se zase blbě parkovaly. Navíc ty rentgenové paprsky, pořád hlídat, aby se nevypařila, expozice virtuálních částic... No nevím, nevím.
Gravitacne cockovanie a Rudi Mandl.
Richard Palkovac,2017-03-22 16:50:42
Gravitacne cockovanie je skor trik Rudiho Mandla (pochadzal z Ceskoslovenska ak dobre viem) ako Einsteina. Einstein povazoval pouzitie gravitacneho cockovania na pozorovanie za nerealne a nepouzitelne.
Optický klam klanu optiků
Josef Hrncirik,2017-03-22 13:20:00
Gravitační čočka má určitou ohniskovou vzdálenost.
Jakou ohniskovou vzdálenost (světelné roky) má naše hvězda?
Určitě má velkou sférickou vadu.
Pokud je mezi lupou a objektem i pozorovatelem stejná vzdálenost 2f, je zvětšení oproti přímému pohledu bez lupy na vzdálenost 4f dvojnásobné.
Drobnohledu (microscopu) se to začne podobat, pokud lup je cca f (1 oheň) od objektu a pozorovatel v bezpečné vzdálenosti mnoha ohňů od lupu.
Klan optiků v popisu projektu ve fig.2 neobyčejně ostře zobrazuje f=547 AU=8,3.10**10km=73lhod=8,4mla
Josef Hrncirik,2017-03-22 15:42:01
V popisu dokonale matou nebezpečné alliens označením objektu jako image a šipkami směřujícími do dalšího neoznačeného image (pixla plná px)za teleskopem 1m nikoliv ohnisko, ale světelnost při zorném poli 0,4° (tj. ohnisku cca 290 m).
Exoplaneta je ve vzdálenosti 30 ks (pc), tj. cca 100 la, ohnisko gr. kočky je 8,4 mla.
Očekával jsem zvětšení při pozorování OBJEKTU cca 12k, tj. 41 dB lin. či 82 dB plošně.
Proto jsem nevěřil své spojce, že na s. 3 očekávají 110 dB (ev. averaged 93 dB.
Píší, jako když tiskne, že jeden px na EXOPLANETĚ zří 10x10km.
Z toho mi vyšlo, že i když je grilován v ohništi teleskopu f= 200 m, má rozměr 24nm x 24nm.
Vot kakaja bólšaja (nánoťéchňika)!
Ultimatum
Josef Hrncirik,2017-03-22 20:22:46
V popisu projektu páší, že to bude coronograf pozorující Slunce ze vzdálenosti 5477 AU, tj. úhel plného kotouče Slunce cca. 2,6´´ = 2,6 s by v ohništi 1 m teleskopu zorného pole 0,4° byl cloněn průměrem cca 1,8 mm.
Takový teleskop má rozlišení při zelené cca 0,5 urad.
Při zvětšení 10k grav. luštěninou pak i 50 prad na oněch cca 100 la k Exoplanetě.
1 pixel tedy rozliší jen detail 100.32Ms.50p.3.10**8 metrů = 48 Mm = 1,2 Zemského kvadrantu.
Klamavý obrázek č.3 bude tedy nanejvýše v rozlišení 0,2 x 0,2 px.
Tj. asi jako pohled do kabinky přes suché matné sklo.
Konečné řešení
Josef Hrncirik,2017-03-23 09:06:51
O polednách šťavnatý pixl 10x10km zemské endoplanety vyzařuje k alliens cca 5 EW.
Do 1 m2 jejich teleskotu v gr. ohnisku ExoSlunce jim dopadá cca 500 kBq fotonů.
Rozlišený pixl v ohništi 200 m blízkém má v khaki barvě rozměr cca 100 um (f krát
úhlové rozlišení), tj. foton naň dopadá s frekvencí 5 mHz = 5 mBq.
Chci-li zříti více než 5 sigma, musím se těšit cca 200s*5**2 = cca 1,5 hoďky a přitom se mi nesmí zachvět muška více než o 20 prad během zaměření.
Co NATO dí Svatá Barbara a WOTAN?
Pochopitelně při nulovém světelném znečištění z mrkajících gr. koček z celého zbytku Všehomíra (Věs mira).
Re: Konečné řešení
Petr Kr,2017-03-23 13:51:23
Co na to říct? Snad jen: Pomáhej Pánbů." Ovšem, nevím, zda ode mne ten povel příjme.
Změna směru
Pavel Hudecek,2017-03-22 12:19:05
Hlavní problém spatřuji ve změně směru. Pro změnu směru je nutné změnit pozici sondy s teleskopem.
Ona se sice bude pohybovat po oběžné dráze, takže to bude trochu jako pozemské zenitové dalekohledy, jenže oběžná doba v této vzdálenosti jsou nějaké (deseti)tisíce let, takže za několik desetiletí takhle možná prozkoumá čárečku dlouhou třeba 1°.
Roman Madala,2017-03-22 12:01:15
Prečo na tento účel nevyužiť Jupiter a exoplanéty pozorovať cez gravitačnú šošovku z pohodlia obežnej dráhy Zeme?
Re:
Pavel Hudecek,2017-03-22 12:12:21
Třeba proto, že je lehčí, jeho ohnisko je tedy delší, takže by sonda musela mnohem dál a zvětšení by bylo menší.
Re: Re:
Roman Madala,2017-03-22 12:56:05
Môžeme si predsa vybrať objekt, ktorý sa nám v obrazovom ohnisku zobrazí aj z okolia Zeme, samozrejme v nižšom rozlíšení.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
