Černé díry zkoumají i čeští vědci. Svět s nimi počítá pro přelomový projekt

Zuzana Hronová Zuzana Hronová
4. 5. 2019 6:40
Vědci z Akademie věd ČR se budou podílet na zkonstruování dosud největšího přístroje, jaký byl kdy pro vědecký výzkum ve vesmíru navržen. Mají za úkol sestavit řídicí jednotku jednoho z přístrojů na evropské družici Athena, která by se do vesmíru měla podívat v roce 2031. Kolegové z astronomického ústavu se pak budou podílet na výzkumu černých děr, temné hmoty či vzniku galaxií a galaktických kup.
Rentgenový dalekohled Athena
Rentgenový dalekohled Athena | Foto: ESA

Čeští astronomové a fyzikové se stanou důležitou součástí projektu Evropské vesmírné agentury (ESA), který má být jedním z pilířů moderní astronomie. Zkonstruují řídicí jednotku hlavního vědeckého přístroje na doposud největším evropském zařízení, které kdy bylo pro výzkum kosmu navrženo.

Tím přístrojem má být hlavní rentgenový detektor (X-IFU) a velkou "vesmírnou laboratoří" pak vesmírný dalekohled Athena, s plánovaným rozpočtem přesahujícím miliardu eur, jak pro vědecký přístroj X-IFU, tak i pro samotnou družici Athenu.

"Jedná se o stovky kilogramů těžké zařízení, na kosmické poměry obrovský přístroj, zřejmě nejsložitější, jaký kdy ESA vyvíjela," popisuje detektor X-IFU jeden z vedoucích členů českého týmu Jan Souček z Ústavu fyziky atmosféry Akademie věd. "K tomuto systému budeme vyvíjet něco, co by se dalo přirovnat k řídicí jednotce v automobilu."

Modul nazvaný Remote Terminal Unit má za úkol monitorovat správnou funkci a provozní parametry některých částí detektoru. "Bude regulovat chladicí systém či ovládat a nastavovat parametry elektroniky, zodpovědné za vyčítání obrazu z detektoru. K jeho funkcím patří i další servisní úkony, například po startu družice otevře dveře detektoru," popisuje Jan Souček.

Na projektu spolupracuje Astronomický ústav AV ČR a Ústav fyziky atmosféry AV ČR. Český tým se stane součástí vědeckého konsorcia mise a bude mít exkluzivní přístup k získaným datům.

Češi ví, jak vypadá záření z okolí černých děr

Přizvání Čechů k prestižnímu projektu se podařilo hlavně díky dobrému renomé astronomického ústavu v oblasti modelování záření v silném gravitačním poli a při vysokých rychlostech.

"Máme zázemí v oblasti teorie, popisující, jak záření z okolí černých děr vypadá. Vytváříme teoretické modely, které pak uplatňujeme při zpracování rentgenových pozorování," vysvětluje Jiří Svoboda, vedoucí výzkumného týmu z astronomického ústavu.

K plnohodnotné účasti v konsorciu bylo třeba zajistit hardwarový příspěvek k vybudování detektoru a za tímto účelem spojil astronomický ústav síly s ústavem fyziky atmosféry, který má bohaté zkušenosti s vývojem elektroniky pro umělé družice a kosmické sondy a také má vlastní vědecký zájem na této misi, zaměřený na pozorování Jupiteru, Marsu a dalších objektů sluneční soustavy v rentgenové části spektra.

Země, která přispěje svým hardwarem a stane se tak členem konsorcia, pak bude moci například spolurozhodovat o tom, co přesně by měl detektor pozorovat.  Na projektu se podílí celkem třináct evropských zemí a jejich práci koordinuje francouzský vědecký tým z laboratoře IRAP v Toulouse s podporou francouzské kosmické agentury CNES.

Startovat se má v roce 2031

Start mise Athena se plánuje na rok 2031 a vědci se netají vysokými ambicemi včetně zmiňovaného výzkumu černých děr, které jsou po nedávném pořízení prvního snímku tohoto tajemného objektu celosvětovým vesmírným hitem.

"Athena by nám mohla pomoci odhalit, jak černé díry vznikají. Její citlivý rentgenový detektor dokáže zachytit i mnohem slabší zdroje rentgenového záření, a tudíž pozorovat i mnohem vzdálenější objekty. Pomůže nám také odhalit, jak vznikaly velké struktury hmoty, které ve vesmíru pozorujeme - tedy jak se formují galaxie do galaktických kup, které pak vytvářejí kosmické pavučiny," vysvětluje Jiří Svoboda. Podle něj by díky nové družici mohli vědci přijít na to, jakou roli při vzniku těchto struktur hrála temná hmota, a možná i poodhalí její původ.

Nová družice by totiž měla dokázat mnohem přesněji určit energii každého fotonu, který zachytí, a to až s padesátkrát vyšší přesností, než umožňují současné rentgenové detektory. Pomocí těchto parametrů lze určit například složení horkého plynu v mezigalaktickém prostoru či v centrech galaxií a pomůže odhalit samotné záření z těsné blízkosti černých děr, které je klíčem k jejich lepšímu poznání.

Český výzkum černých děr má už tradici

Zkoumání černých děr má již nyní tradici na astronomickém ústavu, který se jimi zabývá v oblasti teoretického bádání i prostřednictvím současné rentgenové družice Evropské vesmírné agentury XMM-Newton. "Hmota je urychlená na vysoké rychlosti a zahřátá na vysoké teploty. Dochází tedy k velkému uvolňování energií, a proto je záření tak energetické, že jej pozorujeme zejména v rentgenovém oboru," vysvětluje pozorované dění v blízkosti černých děr Jiří Svoboda.

Projekt Athena je zatím na samotném počátku. V následujících třech letech budou čeští vědci v rámci mezinárodního konsorcia specifikovat funkce a technické vlastnosti řídicí jednotky a její interakci s ostatními součástmi přístroje, vyvíjenými v dalších dvanácti zemích. Do roku 2021 také musí přijít s prototypem, na kterém se poprvé ověří správnost navrženého technického řešení. Na konci této fáze projde návrh celé družice kontrolním procesem, kdy se ukáže, jak bude vše dohromady fungovat a zda technický návrh splňuje všechny požadavky.

"Až tehdy bude definitivně potvrzeno, že Athena opravdu poletí a že do projektu Evropská vesmírná agentura vloží onu miliardu eur," říká Jan Souček. "Zatím se ještě nestalo, že by byl takto velký projekt v tomto bodě zastaven, ale ESA může požadovat podstatné změny a případně zpozdit start," dodává.

Video: Vědci ukázali první snímek černé díry. Je těžká jako miliarda Sluncí, popisuje Bursa

Jsem spokojený s tím, že Einsteinova teorie relativity zjevně funguje, těšil jsem se, že bude vypadat přesně takhle, říká Michal Bursa z Akademie věd. | Video: Emma Smetana
 

Právě se děje

před 14 minutami

Oštěpařka Tzéngková zlepšila v 17 letech juniorský světový rekord

Řecká oštěpařka Elína Tzéngková se stala v 17 letech juniorskou světovou rekordmankou. Na víkendovém domácím šampionátu v Janině hodila šestisetgramové náčiní do vzdálenosti 63,96 metru a o deset centimetrů překonala pět let staré maximum Kubánky Yulenmis Aguilarové.

Tzéngková se měsíc před osmnáctými narozeninami zapsala do rekordních tabulek hned prvním pokusem. Další neabsolvovala a bude se soustředit na šampionát dospělých o nadcházejícím víkendu.

Vítězka předloňských olympijských her mládeže se zároveň zařadila na druhé místo v národních historických tabulkách. Lepší je pouze dvojnásobná mistryně světa, evropská šampionka a majitelka stříbra a bronzu z olympijských her Mirela Manjaniová (67,51).

před 50 minutami

Taylor Swiftová prodala 846 tisíc kusů nového alba, počítají se do toho i svetry

Nové album Folklore americké popové hvězdy Taylor Swiftové vede tabulku prodejnosti v USA. Podle časopisu Billboard zaznamenalo ekvivalent 846 tisíc prodaných kusů, což je po jediném týdnu třetí nejvyšší číslo za poslední čtyři roky. Lépe se dařilo už jen zpěvaččiným předchozím deskám Reputation s 1,2 miliony kusů v roce 2017 a loňskému Lover s 867 tisíci kusy.

V éře streamování je hranice milionu prodaných kusů už možná nepřekročitelná, konstatuje deník New York Times. Podle něj Swiftová samotného alba Folklore ve skutečnosti prodala jen 615 tisíc kusů, zbytek tvoří balíčky nové desky s reklamními předměty jako pouzdrem na telefon nebo pletenou vestou. Celkem takto nahrávku Folklore nabízela v 17 variantách. Žebříček Billboard podobné propagační nabídky od října přestane zohledňovat.

Za pár dnů od vydání deska Folklore zaznamenala 290 milionů streamů. Právě kvůli oblibě streamování přes služby jako Spotify nebo YouTube časopis Billboard na měření prodejnosti užívá složitý přepočet, kdy se za jedno prodané album považuje také 10 samostatně prodaných písní, 1250 skladeb streamovaných přes placený účet nebo 3750 písní streamovaných přes účet zdarma s reklamami.

Zdroj: New York Times
Další zprávy