Student World

***tisková zpráva Evropské jižní observatoře č. 29/2012

Mezinárodní tým astronomů pozoroval centrální oblasti vzdáleného kvasaru s rozlišením, které je 2milionkrát lepší, než umožňuje lidský zrak. Pozorování bylo provedeno díky prvnímu propojení dalekohledu APEX (Atacama Pathfinder Experiment [1]) a dvou dalších teleskopů ležících na jiných kontinentech. Jedná se o důležitý krok na cestě k dosažení vědeckého cíle projektu ‚Event Horizon Telescope‘ [2]: zobrazování supermasivní černé díry v jádře naší Galaxie i jiných galaxiích.

Astronomové propojili teleskop APEX v Chile, teleskop SMA (Submillimeter Array) [3] na Havaji a SMT (Submillimeter Telescope) [4] v Arizoně (USA). Díky tomu mohli uskutečnit pozorování jasného kvasaru 3C 279 s nejvyšším rozlišením, jakého bylo dosud dosaženo [5]. V jádře této vzdálené galaxie se nachází supermasivní černá díra o hmotnosti asi jedné miliardy Sluncí. Objekt se nachází ve vzdálenosti více než 5 miliard světelných let od nás. Projekt APEX je realizován ve spolupráci Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR), Onsala Space Observatory (OSO) a ESO. Jeho činnost zajišťuje ESO.
 
Dalekohledy byly propojeny pomocí techniky známé jako VLBI (Very Long Baseline Interferometry – interferometrie s velmi dlouhou základnou). Velký dalekohled má větší rozlišení. A interferometrie umožňuje, aby se oddělené malé dalekohledy chovaly jako části jediného obřího přístroje o průměru, který je dán vzájemnou vzdáleností těch malých – takzvanou základnou. Čím větší je vzdálenost mezi teleskopy, tím vyššího rozlišení je možné dosáhnout pomocí techniky VLBI. Pro pozorování kvasaru použili členové týmu tři dalekohledy a vytvořili transkontinentální interferometrické základny o délce 9 447 km z Chile na Havaj, 7 174 km z Chile do Arizony a 4 627 km z Arizony na Havaj. Připojení teleskopu APEX bylo v tomto ohledu velmi důležité, neboť poskytlo nejdelší základnu. 

Pozorování byla provedena v oboru rádiového záření na vlnové délce 1,3 mm. Je to poprvé, co se podařilo uskutečnit pozorování na takto krátké vlnové délce s použitím tak dlouhé základny. Úhlové rozlišení provedených pozorování dosahuje 28 mas (úhlových mikrovteřin), tedy 8 miliardtin stupně. To reprezentuje schopnost rozlišit detaily 2milionkrát jemnější, než dokáže lidské oko. U sledovaného kvasaru znamená toto rozlišení možnost pozorovat oblasti o velikosti jednoho světelného roku, což je při vzdálenosti několika miliard světelných let mimořádný výkon.

Provedené pozorování představuje výjimečný milník ve snaze o pozorování černých děr a jejich okolí. V budoucnosti je plánováno zapojení ještě většího množství dalekohledů, aby vytvořili takzvaný ‚Event Horizon Telescope‘. Tento dalekohled by měl být schopen zobrazit ‚ztemnění‘ v okolí supermasivní černé díry v naší Galaxii, ale i v jiných blízkých galaxiích. Ztemnění – tmavá oblast pozorovaná proti jasnějšímu pozadí – vzniká ohybem světelných paprsků v okolí černé díry. Jednalo by se o první přímé pozorování existence oblasti označované jako horizont událostí (event horizon) – hranice, zpoza které nemůže uniknout ani světlo.   

V rámci tohoto experimentu se APEX poprvé stal součástí sítě VLBI. Jde o vrchol tříletého snažení týmu techniků, inženýrů a astronomů pracujících v Chilských Andách na planině Chajnantor v nadmořské výšce 5 000 m n. m. Aby APEX připravili pro zapojení do sítě VLBI, instalovali vědci z Německa a Švédska nový systém pro sběr dat, velmi přesné atomové hodiny a přetlakové záznamníky schopné po mnoho hodin nahrávat data rychlostí 4 gigabity za sekundu, a to i ve velmi náročných podmínkách okolního prostředí [6]. Data k tomuto experimentu – 4 TB z každého dalekohledu – byla odeslána do Německa na pevných discích a zpracována v Max Planck Institute for Radio Astronomy v Bonnu.

Úspěšné připojení dalekohledu APEX je velmi důležité ještě z jednoho důvodu. Nachází se na stejném místě  a obsahuje v mnohém velmi podobné technologie jako nový teleskop ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) [7]. ALMA je stále v konstrukční fázi. Po dokončení se bude skládat z 54 antén o průměru 12 m a dalších 12 antén o průměru 7 metrů. Možnost zapojení celé observatoře ALMA do sítě VLBI je v současnosti zkoumána. Se zvyšováním počtu antén se bude zvyšovat také citlivost systému, která by se mohla oproti těmto prvním testům zvýšit až desetkrát. Tím by se pozorování ztemnění kolem supermasivní černé díry v Galaxii mohlo dostat do dosahu našich pozorování v nedaleké budoucnosti.

Převzato ze stránek Hvězdárny Valašské Meziříčí

Poznámky

[1] APEX je realizován ve spolupráci Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR), Onsala Space Observatory (OSO) a ESO, provoz dalekohledu zajišťuje ESO. APEX je prototypem teleskopu pro příští generaci submilimetrového dalekohledu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), který je konstruován a provozován na stejném místě.

[2] Projekt ‚Event Horizon‘ je realizován v mezinárodní spolupráci, která je koordinována MIT Haystack Observatory, (USA).

[3] Teleskop Submillimeter Array (SMA) na hoře Mauna Kea (Havaj) je složen z 8 antén o průměru 6 metrů. Zařízení provozují společně Smithsonian Astrophysical Observatory (USA) a Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (Taiwan).

[4] Dalekohled ‚Submillimeter Telescope‘ (SMT) o průměru 10 m se nachází na vrcholu hory Mount Graham (Arizona, USA) a jeho provozovatelem je Arizona Radio Observatory (ARO), Tucson, Arizona (USA).

[5] K dosažení ještě vyššího rozlišení byly použity některé nepřímé metody, například za použití mikročočkování nebo mezihvězdné scintilace, ale v tomto případě se jedná o přímé pozorování.

[6] Tyto systémy byly vyvíjeny paralelně v USA (MIT-Haystack observatory) a v Evropě (MPIfR, INAF — Istituto di Radioastronomia Noto VLBI Station a HAT-Lab). Jako časová základna byly instalovány velmi přesné atomové hodiny T4Science založené na vodíkovém maseru (hydrogen maser time standard). Dalekohledy SMT a SMA byly stejným systémem vybaveny již v minulosti.

[7] Mezinárodní observatoř ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) je realizována ve spolupráci Evropy, severní Ameriky, východní Asie a Chilské republiky. ESO je evropským partnerem projektu ALMA.

autor Jiří Srba