Čtyři teleskopy umístěné v Namibii jsou součástí mezinárodního projektu nazvaného HESS. Začínají pracovat vždy za bezměsíční noci. V nich zasazená zrcadla, která zachytávají slabé záblesky na obloze, pocházejí z Turnova. A na teoretické části výzkumu spolupracují i čeští fyzikové.
Projekt se už podruhé dostal do nejužšího výběru, mezi třináct nominovaných na nejvyšší evropské vědecké ocenění, Descartovu cenu. Zda ji získá, se ukáže už tuto středu.
Teleskopy v pustině
Život vědců, kteří se střídají u obsluhy teleskopů v Africe, je možná na pohled romantický, ale nijak jednoduchý.
"Stanice je od hlavního namibijského města Windhoeku vzdálena tři hodiny jízdy džípem přes poušť," popisuje Ladislav Rob z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze. Profesor Rob je vedoucím českých fyziků, kteří se podílejí na vyhodnocování výsledků získaných v namibijské pustině.
"Elektřinu dodávaly donedávna jen naftové agregáty, než se podařilo zřídit přípojku na elektrickou síť. Voda se naštěstí dá brát z artézské studny. A pak tam jsou hadi. Rádi se schovávají právě pod zrcadly teleskopů," poznamenává.
Paprsky gama vypovídají
Co přístroje na jihu Afriky zjišťují? Odpověď začíná v kosmických dálavách a v pradávné minulosti.
Některá tělesa ve vesmíru vysílají do svého okolí neviditelné kosmické záření. Mezi jeho složky patří také vysoce energetické paprsky gama: elektromagnetické záření s velmi krátkou vlnovou délkou. Vzniká v hlubinách vesmíru, daleko od naší sluneční soustavy. Vysílají je například rychle rotující neutronové hvězdy, zvané pulsary, supernovy a také aktivní jádra galaxií.
"Záření gama letí k Zemi až stovky miliónů let, takže nám mimo jiné přináší informace o tom, jak se v takto dávné minulosti vyvíjel vesmír," vysvětluje iniciátor projektu HESS profesor Heinrich Völk z Ústavu Maxe Plancka pro jadernou fyziku v německém Heidelbergu.
A připomíná, že kosmické záření je také příčinou genetických mutací na Zemi. Přispělo tedy k vývoji života. A jeho vliv na lidské zdraví bude nutné dobře znát před budoucím letem astronautů k Marsu.
Záblesk na nočním nebi
Ty částice kosmického záření, které mají elektrický náboj, mění při letu vesmírem svou dráhu, protože na ně působí mezihvězdná magnetická pole. Při zachycení na Zemi se z nich tedy nedá poznat, odkud přilétly. Avšak paprsky gama jsou elektricky neutrální a udržují si svůj původní směr.
To je jeden z důvodů, proč je vědci z projektu HESS zkoumají. Musí však postupovat rafinovanou oklikou.
Když totiž záření dorazí do zemské atmosféry, reaguje v horních vrstvách s molekulami vzduchu. Při tom ztrácí energii a uvolňuje se takzvané Čerenkovovo záření: slabé modré světlo viditelné jen po nepatrný zlomek vteřiny.
Aby je vědci zahlédli, potřebují kvalitní teleskopy. Od roku 2004 mají čtyři takové, další plánují stavět v příštích letech.
Vybrali si k tomu náhorní plošinu Gamsberg v Namibii. "V tamní oblasti je hodně nocí bez mraků," objasňuje výběr Ladislav Rob. "Z jižní polokoule je navíc možné pozorovat střed naší vlastní galaxie, Mléčné dráhy."
Jak vznikl náš svět
Teleskopy jsou rozmístěny tak, aby mohly sledovat Čerenkovovo záření z různých úhlů. Díky tomu je pak možné určit původní směr k objektu, z něhož kosmické záření přilétává.
Údaje o zachycených Čerenkovových záblescích obsluha posílá mikrovlnnou linkou do Windhoeku a odtud dále do Heidelbergu. Tam se uskuteční první hrubé zpracování dat, které pak po internetu směřují do dalších ústavů. Některé končí v počítačích profesora Roba a jeho kolegů, zejména v počítači studenta doktorského studia Dalibora Nedbala.
"Propočítáváme, ze které části vesmíru záření gama přiletělo a zaměřujeme se na aktivní jádra galaxií; Mléčné dráhy i těch ostatních. Díky těmto údajům pak posuzujeme teoretické modely, abychom mohli určit, který nejpřesněji popisuje vznik a vývoj vesmíru," shrnuje Ladislav Rob.
Turnovský Compas vyhrál
Hlavní částí teleskopu je parabolické zrcadlo o průměru dvanácti metrů. Autoři projektu HESS je nechtěli v celku, protože by bylo příliš těžké a drahé.
Proto je sestaveno z 390 přesně vybroušených a vyleštěných zrcadel o průměru 60 centimetrů. Všechna pocházejí z České republiky.
Autorem jejich konstrukce je Milan Šonský, šéf společnosti Compas v Turnově. Vypsané výběrové řízení na dodávku zrcadel pro teleskopy vyhrál díky vysoké kvalitě a nižší ceně, než nabízela konkurence.
První výsledky jen do odpadu
Ovšem nebylo to snadné. Inženýr Šonský se rozhodl využít vysoce kvalitního borosilikátového skla ze sklárny Kavalier v Sázavě.
"Kavalier je výborná sklárna, ale borosilikátové disky o průměru šedesáti centimetrů se do té doby v České republice nevyráběly," vypráví. "Nejdřív to vypadalo, že se nám to nemůže podařit. Prakticky všechny vyrobené kusy šly do odpadu."
Skláři v Kavalieru se ale nevzdali, zkoušeli nové postupy. A uspěli.
Když měly disky z Kavalieru potřebnou kvalitu, učili se je lidé z Compasu správně vybrousit. V teleskopu musí odrážet velmi slabé záblesky, což znamená soustředit na detektor k dalšímu zpracování téměř všechno světlo, které na ně dopadne. I to se podařilo.
Uznání pro vědce, skláře i optiky
Dnes Milan Šonský vymýšlí, jak ze skla udělat zrcadla ještě větší, o průměru jeden metr. Chce se s nimi přihlásit do příštího výběrového řízení na nové teleskopy do namibijské pustiny.
Šest pracovníků Compasu mezitím vybrušuje další optické komponenty. Ty jsou zase určeny pro fyzikální přístroje ve špičkové evropské laboratoři pro výzkum částic CERN u Ženevy. A najdete je i ve Spojených ústavech jaderného výzkumu v Dubně u Moskvy nebo na Moskevské státní univerzitě. Všude vyhrály nad nabídkami konkurentů.
Nominace projektu pozorování kosmického záření HESS na nejprestižnější vědeckou cenu Evropské unie je tedy nejenom poctou pro zúčastněné vědce, ale samozřejmě také uznáním pro špičkové české skláře a optiky.
