vyslal Spitzerov vesmírny teleskop. Medzi týmito brilantnými snímkami je aj snímka znázorňujúca jednu z nám najbližších špirálových galaxií, galaxiu Messier 81 (stručne označovanú M81). Táto galaxia, situovaná v súhvezdí Veľký voz, má magnitúdu 7,9 a preto ju dobre vidno aj bežným ďalekohľadom či malým teleskopom.. Pravda, galaxia je k nám "blízko" len z hľadiska mierok, bežných vo vesmíre. Galaxia M81 je totiž od nás vzdialená 12 miliónov svetelných rokov - takúto dobu trvá, kým svetlo z nej dôjde k nám. Pre porovnanie možno spomenúť, že galaxia, v ktorej je "zakotvená" naša Slnečná sústava, má priemer asi 100 000 svetelných rokov. V dôsledku svojej relatívnej blízkosti poskytuje galaxia M81 astronómom vynikajúci príležitosť podrobne preštudovať anatómiu špirálovej galaxie. Spitzerov vesmírny teleskop urobil snímky galaxie M81 v infračervenej oblasti, a to s doteraz nevídaným priestorovým rozlíšením a citlivosťou. To umožňuje na snímkach dobre vidieť kľúčové prvky galaxie: staré hviezdy v jej jadre, v ktorom je už len málo prachu, a veľké špirálové ramená, tvorené najmä medzihviezdnym prachom, ohrievaným v procese tvorby nových hviezd. Infračervené snímky umožňujú vykonať aj kvantitatívne vyhodnotenie celkového množstva prachu v galaxii a stanovenie rýchlosti tvorby nových hviezd. Snímka galaxie M81, ktorú uverejňujeme (a ktorá je v origináli nádherne farebná) je zložená zo snímok, zachycujúcich emisiu galaxie v štyroch vlnových dĺžkach. Emisii na vlnovej dĺžke 3,6 mikrometra bola priradená modrá farba, emisii na dĺžke 4,5 mikrometra zelená farba, emisii na dĺžke 5,8 metra žltá farba a emisii na vlnovej dĺžke 8 mikrometra červená farba. V modravo-bielom jadre galaxie dominujú staré hviezdy a je v ňom málo prachu. Z jadra vystupujú obrovské špirálové ramená, tvorené najmä prachom. Na prach dopadá ultrafialové a viditeľné svetlo z okolitých hviezd. Absorpciou tohto svetla sa zrnká prachu zahrievajú a reemitujú energiu v infračervenej oblasti. Častice prachu sú tvorené najmä silikátmi (chemicky sú teda podobné zrnkám piesku na pláži) a polycyklickými aromatickými uhľovodíkmi. Tieto častice spolu s medzihviezdnym plynom (ten sa najlepšie deteguje v oblasti rádiových vĺn) tvoria takpovediac rezervoár suroviny pre tvorbu budúcich hviezd. Jasné uzly na špirálových ramenách označujú miesta, v ktorých sa rodia masívne hviezdy. Deje sa tak v obrovských oblastiach, v ktorých sa vyskytuje inonizovaný vodík. Tieto oblasti sa prejavujú emisiou na vlnovej dĺžke 8 mikrometrov. Štúdium polohy týchto oblastí vo vzťahu k celkovému rozloženiu hmoty v galaxii a k iným zložkám galaxie (napr. plynu) pomôže vedcom identifikovať podmienky a procesy, potrebné pre vytváranie hviezd.
Povedzme si teraz niečo o samotnom Spitzerovom vesmírnom teleskope. Tento teleskop je štvrtým a posledným členom rodiny "Veľkých observatórií", ktoré do vesmíru vyslala NASA. Prvým z nich je známy Hubbleov vesmírny teleskop, ktorý do vesmíru vyniesol raketoplán Discovery v apríli 1990. Tento teleskop, ktorý na Zem vyslal už tisíce unikátnych a možno povedať aj nádherných snímok rôznych kútov vesmíru a ktorý americkí astronauti už niekoľko ráz opravovali, bude v činnosti do roku 2010. Druhým je Comptonovo observatórium, vypustené v roku 1991. Toto observatórium, ktorého činnosť skončila v roku 1999, študovalo také vysokoenergetické javy vo vesmíre, akými sú kvazary a zdroje intenzívneho gama žiarenia. Tretím je Chandraovo observatórium, ktoré bolo vypustené v roku 1999 a ktoré bude najmenej do roku 2009 študovať supernovy a čierne diery. K týmto trom vesmírnym observatóriám pribudol 25. augusta 2003 Spitzerov vesmírny teleskop. Tento teleskop pozoruje vesmír iným "oknom" než tri vyššie spomenuté observatóriá. Zatiaľ čo Hubbleov teleskop pozoruje vesmír vo viditeľnom, ultrafialovom a blízkom infračervenom pásme, Comptonovo observatórium v oblasti gama žiarenia (to je žiarenie s vlnovou dĺžkou menej než stotina nanometra) a Chandraovo observatórium v oblasti röntgenového žiarenia, Spitzerovo laboratórium zachycuje vesmír v infračervenej oblasti, teda v oblasti vlnových dĺžok od 3 do 180 mikrometrov. Laicky možno povedať, že to je oblasť tepelného vyžarovania, teda je to žiarenie, ktoré nevidíme zrakom ale v podstate cítime ako teplo či chlad. Všetky štyri vesmírne observatóriá tak svojimi prístrojmi pokrývajú, s výnimkou oblasti rádiových frekvencií, celé spektrum elektromagnetického žiarenia, ktorým sa prejavuje vesmír. Pretože väčšina infračerveného svetla, emitovaného vesmírnymi objektmi, je pohltená zemskou atmosférou, možno citlivé pozorovania vesmíru v infračervenej oblasti vykonávať len pomocou vesmírnych teleskopov. Pri konštruovaní teleskopov, pracujúcich v infračervenej oblasti, však treba prekonať jeden závažný problém. Pretože infračervené žiarenie produkujú všetky telesá, treba teleskopy ochladiť na čo najnižšiu teplotu (na teplotu blízku absolútnej nule), aby z vesmíru zachytávané infračervené žiarenie nebolo prekryté žiarením jednotlivých častí teleskopu (tzv. infračervený šum). Spitzerovo observatórium je tvorené teleskopom priemeru 85 cm a tromi kryogenicky chladenými detekčnými prístrojmi. Prístroje sú pomocou pár, odparovaných zo zásobníka kvapalného hélia, udržiavané na teplote 5,5 K (to je 5,5 stupňa nad absolútnou nulou). Na palube je zásoba 360 litrov kvapalného hélia, čo by malo postačovať na päť rokov spoľahlivej činnosti teleskopu. Pri štarte mala celá zostava hmotnosť 950 kg, z čoho na samotné observatórium pripadá 851 kg, zvyšok tvorí kryt, kvapalné hélium a dusík (palivo pre manévrovacie dýzy). K nízkej hmotnosti observatória prispelo aj to, že zrkadlo a podperné konštrukcie sú zhotovené z ľahkého berýlia. Observatórium bolo do vesmíru vynesené raketou Delta 7920H, ktorá štartovala z floridského Cape Canaveral. Veľmi vtipne bola zvolená obežná dráha observatória. Namiesto obežnej dráhy okolo Zeme zvolili vedci heliocentrickú dráhu, teda dráhu okolo Slnka. Spitzerov teleskop sa pritom pohybuje takpovediac v závese Zeme, pričom sa pomaly vzďaľuje od našej planéty. Za rok sa od nás vzdiali približne o desatinu astronomickej jednotky (astronomická jednotka predstavuje vzdialenosť 150 miliónov kilometrov, čo je priemerná vzdialenosť Zeme od Slnka). Na palube Spitzerovho teleskopu sú tri hlavné vedecké prístroje. Prvým z nich je infračervená kamera, ktorá poskytuje celkové snímky. Druhým je infračervený spektrograf, ktorý umožňuje získať podrobné spektrum zachyteného žiarenia. Špecifické emisné a absorpčné čiary v spektre indikujú prítomnosť špecifických atómov a molekúl v skúmanom objekte. Tretím prístrojom je viacpásmový zobrazujúci fotometer, poskytujúci snímky a obmedzené spektroskopické údaje v ďalekej infračervenej oblasti.
Pokiaľ ide o ciele misie Spitzer, vedecký tím žartom hovorí, že teleskop bude vo vesmíre hľadať všetko "staré, studené a špinavé". Pod "starým" treba rozumieť najstaršie hviezdy a galaxie, pod "studeným" hnedých trpaslíkov a disky okolo hviezd a pod "špinavým" prachom zahalené procesy tvorby hviezd a planét. Citlivé detektory na palube Spitzerovho observatória umožnia vidieť tieto typy objektov a procesov, ktoré doteraz unikali pozorovaniu inými astronomickými metódami. Observatórium bolo navrhnuté a konštruované tak, aby prinieslo významné vedecké výsledky najmä v týchto oblastiach:
1.Protoplanetárne a planetárne disky okolo hviezd.
Tieto ploché disky prachu obklopujú mnohé hviezdy. Protoplanetárne disky obsahujú značné množstvá plynu a predpokladá sa, že sú to vlastne vznikajúce planetárne systémy. Planetárne disky už neobsahujú veľa plynu a predstavujú "dospelejší" planetárny systém. V zostávajúcom prachovom disku môžu byť medzery, indikujúce prítomnosť čerstvo vzniknutých planetárnych telies. Pozorovaním prachových diskov okolo hviezd rôzneho veku môže infračervený teleskop sledovať dynamiku a chemickú históriu vyvíjajúcich sa planetárnych systémov a poskytnúť štatistické dôkazy o ich tvorbe. Tieto informácie môžu astronómom pomôcť aj pri dokumentovaní histórie nášho Slnečného systému a pri stanovení cieľov pre budúce misie na hľadanie planét.
2. Hnedé trpaslíky.
Tieto kuriózne objekty nemajú dosť hmoty na to, aby sa v nich rozbehla dlhodobá termonukleárna reakcia, "živiaca" skutočné hviezdy. Hmotnosť hnedých trpaslíkov je menej ako 8 % hmotnosti Slnka., ale tieto objekty sú väčšie a teplejšie ako planéty v našej sústave. Astronómovia ich niekedy nazývajú "nepodarené" hviezdy. Vedci začali intenzívne hľadať tieto objekty, ktorých existencia sa najprv predpokladala len teoreticky. Ak je hnedých trpaslíkov veľký počet, môžu predstavovať značný podiel doteraz neznámej "tmavej" hmoty, ktorá podľa výpočtov musí existovať a ktorá nateraz takpovediac uniká odhaleniu. Pretože hnedé trpaslíky sú oveľa chladnejšie ako Slnko, vyžarujú energiu najmä v infračervenej oblasti. Spitzerov teleskop, pracujúci práve v tejto oblasti, poskytne zásadné údaje o ich počte a charaktere.
2.Ultraluminózne infračervené galaxie.
Mnohé galaxie emitujú viac žiarenia v infračervenej oblasti než vo všetkých ostatných oblastiach dokopy. Tieto takzvané ultraluminózne (veľmi svietiace) galaxie môžu byť poháňané intenzívnymi procesmi tvorby hviezd, stimulovanými kolíziami galaxií alebo centrálnymi čiernymi dierami. Spitzerov teleskop bude sledovať vznik a vývoj ultraluminóznych infračervených galaxií.
3.Raný a vzdialený vesmír.
Spitzerovo observatórium bude skúmať galaxie na "okraji" vesmíru. Tieto objekty sú od nás natoľko vzdialené, že žiarenie, ktoré kedysi emitovali, k nám putuje miliardy rokov. Pretože sa tieto veľmi vzdialené objekty vzďaľujú od nás obrovskou rýchlosťou, došlo k posunu ich pôvodne viditeľného a ultrafialového žiarenia do infračervenej oblasti. Infračervený teleskop je preto vhodným nástrojom na skúmanie týchto prvých hviezd a galaxií a ním získané informácie poskytnú určité kľúče o charaktere raného vesmíru.
Okrem týchto významných oblastí astronomického výskumu sa Spitzerov teleskop bude "dívať" aj cez prach, ktorý zahaľuje novonarodené hviezdy, a to v strede našej galaxie i vo vzdialenejšom vesmíre. Observatórium prispeje aj k lepšiemu poznaniu nášho Slnečného systému, a to štúdiom objektom v Kuiperovom páse (za dráhou planéty Pluto) a zisťovaním chemického zloženia komét, asteroidov a iných malých medziplanetárnych telies. Úspech vesmírnej misie Spitzerovho teleskopu vytvorí aj predpoklady pre ďalšie vesmírne misie. Ide napríklad o plánovaný Webbov vesmírny teleskop, ktorý bude náhradou za Hubbleov vesmírny teleskop. Výsledky pozorovaní Spitzerovho teleskopu prispejú k definovaniu cieľov plánovanej misie, ktorá má názov Terrestrial Planet Finder (doslova "nachádzač planét zemského typu") a ktorá by mala v okolí blízkych hviezd hľadať Zemi podobné planéty.
Zostáva už len spomenúť, prečo nesie nový infračervený vesmírny teleskop Spitzerovo meno. Pôvodne bol tento teleskop známy pod skratkou SIRTF, čo znamená Space Infrared Telescope Facility. Až po vyslaní prvých úspešných snímok v polovici decembra minulého roka sa NASA rozhodla oficiálne premenovať toto vesmírne observatórium na Spitzer Space Telescope, čiže Spitzerov vesmírny teleskop. Stalo sa tak na počesť dr.Lymana Spitzera, jedného z veľkých vedcov 20. storočia. Spitzer, ktorý žil v rokoch 1914 až 1997, sa v období druhej svetovej vojny venoval výskumu v oblasti šírenia zvuku vo vode. Výsledky tohto výskumu viedli k vývoju sonara, zariadenia na detekciu lodí a ponoriek prostredníctvom nimi emitovaných zvukov (sonar je vlastne akýmsi zvukovým radarom). V roku 1951 založil Spitzer na Princetonskej univerzite laboratórium fyziky plazmy, ktoré sa venovalo výskumu možností využiť jadrovú fúziu ako zdroja energie. Najvýznamnejšie vedecké výsledky však Spitzer dosiahol v oblasti astrofyziky. Spitzer je pokladaný za zakladateľa štúdia medzihviezdneho média, teda prachu a plynu medzi hviezdami, z ktorého vznikajú nové hviezdy. Od roku 1952 až do konca života bol Spitzer profesorom astronómie na univerzite v Princetone. Už v roku 1946, teda viac než desať rokov pred vypustením prvej umelej družice, navrhol Spitzer vypustiť do vesmíru observatórium, ktoré by nepozorovalo vesmír cez vrstvu atmosféry a ktoré by tak poskytovalo lepšie snímky než akékoľvek pozemské teleskopy. Spitzer bol mužom, ktorý neúnavne presviedčal NASA i americký kongres, že treba do vesmíru vypustiť veľký teleskop. Aj toto úsilie viedlo nakoniec k tomu, že v roku 1975 začala NASA (spolu s európskou vesmírnou agentúrou - ESA) vyvíjať takýto teleskop. Tento teleskop, ktorý dostal meno podľa významného astronóma E.P.Hubblea, bol na obežnú dráhu vynesený v roku 1990. Spitzer zomrel 31. marca 1997, po normálnom pracovnom dni, počas ktorého diskutoval so svojimi kolegami na Princetonskej univerzite a analyzoval najnovšie výsledky z Hubbleovho vesmírneho teleskopu, teda zo zariadenia, o ktorom sníval už v roku 1946.
Autor: rm
Najdôležitejšie správy z východu Slovenska čítajte na Korzar.sme.sk.
