Spitzerov vesmírny ďalekohľad

Spitzerov vesmírny ďalekohľad (pôvodne Space Infrared Telescope Facility - SIRTF, niekedy sa používa aj skratka Spitzer[1]) bolo kozmické observatórium, štvrté a posledné z veľkých observatórií NASA. Bolo určené na pozorovanie objektov v infračervenej oblasti spektra. Išlo o najväčší infračervený teleskop, aký bol kedy vypustený do vesmíru. Urobil množstvo objavov, medzi ktoré patrí napr. priame zachytenie svetla exoplanét HD 209458b a TrES-1, potvrdenie teórie, že Galaxia Mliečna cesta je v skutočnosti špirálová galaxia s priečkou, alebo zmapovanie atmosféry exoplanéty HD 189733b. S jeho pomocou bola vytvorená fotografická mozaika Mliečnej cesty skladajúca sa z 800 tisíc samostatných snímok.

Spitzerov vesmírny ďalekohľad

Spitzerov vesmírny ďalekohľad - umelecká predstava
PrevádzkovateľNASA/JPL/Caltech
Hlavní dodávateliaLockheed Martin /
Ball Aerospace
DružicaSlnka
Dátum štartu25. august 2003
Nosná raketaDelta II 7920H ELV
KozmodrómMys Canaveral, Florida
Trvanie misie16,5 roka
Zánik30. január 2020
COSPAR ID2003-038A
Webová stránkawww.spitzer.caltech.edu
Hmotnosť950 kg (2090 lb)
Elementy dráhy
Typ dráhyheliocentrická
Doba obehu1 rok
Teleskop
TypRitchey-Chrétien
Priemer0,85 m
Vlnová dĺžka3 - 180 mikrometrov
Ohnisková vzdialenosť10,2 m
Chladiaca látkatekuté Hélium
Prístroje
IRACinfračervená kamera
IRSinfračervený spektrometer
MIPSinfračervený detektor polí

Základná misia trvala dva a pol roka, potom bola predlžovaná až do tej doby, kým by sa úplne vyčerpala zásoba chladiaceho hélia, bez ktorého pozorovanie v určitých častiach spektra nie je možné. Po vyčerpaní zásob hélia pokračovala tzv. „teplá“ misia Spitzera, počas ktorej sa ďalekohľad zohrial vplyvom okolitého prostredia o 30 K. Pozorovacie možnosti ďalekohľadu už síce neboli také ako pred vyčerpaním hélia, no ukázalo sa, že aj napriek tomu bol pre vedu stále veľmi prínosný.[2] Ďalekohľad ukončil svoju činnosť vypnutím 30. januára 2020.

Aby sa dodržali všetky tradície NASA, ďalekohľad bol premenovaný po úspešnej ukážke činnosti 18. decembra 2003. Na rozdiel od väčšiny ďalekohľadov, ktoré sú pomenované po známych zosnulých astronómoch výborom vedcov, meno pre SIRTF bolo vybrané na základe otvorenej súťaže širokej verejnosti. Zvolili meno Dr. Lyman Spitzer, Jr., čo bol prvý astronóm, ktorý navrhoval umiestňovanie ďalekohľadov do vesmíru. Lynman Spitzer v roku 1946 vo svojej práci "Report to Project Rand: Astronomical Advantages of an Extra-Terrestrial Observatory" vysvetlil výhody vesmírneho prostredia pre astronomické pozorovania.

História projektu

Už na začiatku 80. rokov 20. storočia začali astronómovia uvažovať o možnosti umiestnenia infračerveného teleskopu mimo rušivé elementy zemskej atmosféry. National Research Council (Národná výskumná rada) vydala v roku 1979 správu „A Strategy for Space Astronomy and Astrophysics for the 1980´s“,[3] v ktorej označila za jedno z hlavných zariadení, ktoré je potrebné vyvinúť pre výskum vesmíru, Shuttle Infrared Telescope Facility.[3] S očakávaním vzrušujúcich výsledkov vtedy novej družice COBE táto správa tiež zmienila štúdiu a vývoj dlhotrvajúcich vesmírnych kryogenicky chladených infračervených teleskopov. Vypustenie Infračerveného astronomického satelitu v roku 1983 vyvinutého spoluprácou Spojených štátov Holandska a Spojeného kráľovstva, ktorý ako prvý urobil kompletný infračervený prieskum oblohy, povzbudilo vedcov na celom svete k práci na ďalšom vývoji technológie infračervených detektorov.[4]

Schematický nákres ďalekohľadu s popisom

Väčšina raných konceptov videla cestu v opakovaných letoch na palube raketoplánu. Tento prístup sa vyvinul v dobe, kedy ľudia predpokladali, že program raketoplánov bude schopný vykonávať lety každý týždeň s dobou trvania do tridsiatich dní. Správa NASA z mája roku 1983[5] popisuje SIRTF ako misiu, v priebehu ktorej sa budú využívať vedecké prístroje pripevnené k raketoplánu. "SIRTF by malo byť zariadenie veľkosti okolo 1 metra, kryogenicky chladené, pozostávajúce z teleskopu a ďalších súvisiacich prístrojov. Malo byť vynesené raketoplánom, na obežnej dráhe by k nemu zostalo pripevnené ako vesmírne laboratórium (podobne ako Spacelab), ktoré by v priebehu pobytu vo vesmíre vykonávalo potrebné výskumy. Potom sa malo spoločne s raketoplánom vrátiť späť na Zem, kde by ho pripravili na ďalší let."[6] Prvé lety sa predpokladali po roku 1990. Let laboratória Spacelab-2 na palube Challengera (misia STS-51-F [7]) v roku 1985 však ukázal, že prostredie raketoplánu je pre infračervený ďalekohľad značne nevhodné z dôvodu kontaminácie kozmickým smetím nachádzajúcim sa na obežnej dráhe. Od septembra 1983 preto NASA začala zvažovať možnosť dlhotrvajúceho letu, v priebehu ktorého by SIRTF vykonával pozorovania vo voľnom priestore bez raketoplánu.[8][9]

Spitzer sa napokon stal jediným ďalekohľadom z projektu veľkých observatórií NASA, ktorý neodštartoval v americkom raketopláne. Pôvodne mal byť vynesený raketoplánom, ale po havárii raketoplánu Challenger bol najvyšší stupeň Centaur LH2/LOX nevyhnutný na presun ďalekohľadu na jeho plánovanú obežnú dráhu zakázaný. Satelit podstúpil sériu rekonštrukcií v 90. rokoch, hlavne kvôli rozpočtovým úvahám. Výsledkom bola omnoho menšia i keď stále plne schopná misia, ktorá by mohla použiť menšiu odpaľovaciu raketu Delta. Jeden z najdôležitejších aspektov týchto rekonštrukcií bol ten, že satelit mohol použiť Zemou odťahovanú obežnú dráhu. To znamená, že Spitzer obieha okolo Slnka po rovnakej obežnej dráhe ako Zem, ktorú však nasleduje zavesený v tzv. libračnom centre L2.[10] Od Zeme sa vzďaľuje rýchlosťou približne 0,1 astronomickej jednotky za rok.[11]

Kryogenické satelity na zemskej obežnej dráhe sú vystavené ohromnému teplotnému zaťaženiu zo Zeme. Umiestnením satelitu na slnečnú a nie zemskú obežnú dráhu a použitím novátorského pasívneho chladenia (ako slnečný štít), sa celkové množstvo nízkoteplotného hélia potrebného na chladenie drasticky znížilo.

Kryogenicky chladené družice, ktoré potrebujú tekuté hélium (LHe, T ≈ 4 K), sú obvykle v blízkosti Zeme vystavené značnej tepelnej záťaži[12] a na ich chladenie je teda potrebné použiť veľké množstvo chladiacej látky. Tá ale zaberá väčšinu nákladovej kapacity a skracuje tým maximálnu dĺžku misie. Umiestnením satelitu na obežnú dráhu okolo Slnka bolo možné využiť nové technológie ako napr. pasívne chladenie (solárny štít), ktoré dramaticky znížili celkové množstvo potrebného hélia (a taktiež finančné náklady). Spitzer je na svojom mieste odtienený od Slnka i Zeme, pretože smeruje na opačnú stranu.[10] S využitím unikátnych vlastností tejto orbity bol vyvinutý špeciálny systém pre ukladanie údajov a telemetrie teleskopu tzv. „Store-and-Dump Telemetry“ (pozri nižšie).

Vypustenie ďalekohľadu
Štart rakety Delta II so Spitzerovým vesmírnym teleskopom na palube

Spitzer bol vypustený v pondelok 25. augusta 2003 o 1:35:39 (EDT) zo základne vzdušných síl na myse Canaveral raketou Delta II 7920H ELV.[13]

  • 05:35:39 UT – štart rakety Delta (7920H ELV)
  • 05:36 – dosiahnutá rýchlosť 1 M
  • 05:37 – odhodenie šiestich štartovacích motorov
  • 05:40 – odstavenie motoru 1. stupňa; následné odhodenie 1. stupňa
  • 05:42 – výška: 144,81 km; rýchlosť: 25 890 km/h
  • 05:43 – plánované vypnutie motoru 2. stupňa, dosiahnutá vyčkávacia obežná dráha
  • 06:16 – znovuzapálenie motora 2. stupňa
  • 06:20 – ďalekohľad je navedený na únikovú dráhu rýchlosťou 11,05 km/s[14]
  • 06:25 – ďalekohľad sa oddeľuje od 2. stupňa rakety Delta
  • 06:41 – Stanice siete Deep Space Network pri Canberre v Austrálii definitívne nadväzuje spojenie so SIRTF.

Konštrukcia

Teleskop bol navrhnutý tak, aby jeho hmotnosť neprekračovala 50 kg, a jeho konštrukcia odolávala extrémne nízkym teplotám, v tomto prípade mínus 268°C.[10] Hlavné zrkadlo má 85 cm v priemere, f/12 (ohnisková vzdialenosť je 12 násobok priemeru hlavného zrkadla). Zhotovené je z berýlia, ktoré má veľmi malú tepelnú vodivosť pri nízkych teplotách a je ochladené na 5,5 kelvinov. Teleskop obsahuje tri prostriedky, ktoré mu umožnia vykonávať fotometriu a vytvárať obrázky od 3 do 180 mikrometrov, spektroskopiu od 5 do 40 mikrometrov a spektrofotometriu od 5 do 100 mikrometrov.

Hlavnú sadu prístrojov (teleskop a kryogénnu komoru) vyvinula spoločnosť Ball Aerospace & Technologies Corp. Na výrobe ďalších zariadení sa podieľali priemyslové, akademické a vládne inštitúcie ako napr. Cornell, University of Arizona, Smithsonian Astrophysical Observatory, Ball Aerospace a Goddard Spaceflight Center. Telo ďalekohľadu skonštruovala spoločnosť Lockheed Martin. Stavba Spitzerovho vesmírneho ďalekohľadu stála celkove 800 miliónov amerických dolárov. Rozpočet NASA schválil projektu SIRTF na rok 2008 celkom 68,4 miliónov USD; na rok 2009 sa počítal s čiastkou 71,7 miliónov USD. S blížiacim sa koncom celej misie sa počíta aj s celkovým znížením čiastok pridelených na misiu – 2010: 15,9 mil. USD, 2011: 10,3 mil. USD, 2012: 3,2 mil. USD, 2013: 3,3 mil. Misia je riadená firmou Jet Propulsion Laboratory a Spitzerovým vesmírnym strediskom v Pasadene.

Snímače v teleskope

Teleskop obsahuje nasledujúce vedecké prístroje:[1]

  • IRAC (Infrared Array Camera), infračervená kamera, ktorá operuje súčasne v štyroch vlnových dĺžkach (3,6 µm, 4,5 µm, 5,8 µm a 8 µm). Rozlíšenie je 256 × 256 pixelov.
  • IRS (Infrared Spectrograph), infračervený spektrometer so štvoricou podmodulov, ktorý pracuje na vlnových dĺžkach 5,3–14 µm (nízke rozlíšenie), 10–19,5 µm (vysoké rozlíšenie), 14–40 µm (nízke rozlíšenie) a 19–37 µm (vysoké rozlíšenie).
  • MIPS (Multiband Imaging Photometer for Spitzer),[15] ktorý vykonáva snímanie a získava spektroskopické údaje z infračerveného žiarenia väčších vlnových dĺžok. Pozostáva z troch snímacích modulov: Prvý má rozlíšenie 128 x 128 pixelov a sníma žiarenie λ= 24 mikrometrov; je vyrobený zo silikónu obohateného o arzén.[15] Ďalší z modulov má rozlíšenie 32 x 32 pixelov a sníma IR žiarenie λ= 70 mikrometrov a ďalej v rozsahu 50–100 mikrometrov. Posledný modul s rozlíšením 2 x 20 mikrometrov sa používa na snímanie vlnových dĺžok 160 mikrometrov. Snímacia schopnosť MIPS sa pohybuje v rozpätí 5 x 5 uhlových minút (najkratšia vlnová dĺžka) až 0,5 x 5 (najdlhšia vlnová dĺžka).[15]

Skoršie infračervené pozorovania boli vykonané kombináciou vesmírnych a zemských hvezdární. Pozemské hvezdárne majú nevýhodu v tom, že v infračervených vlnových dĺžkach alebo frekvenciách ďalekohľad a zemská atmosféra silno vyžarujú. Atmosféra je dodatočne priepustná v najväčších infračervených vlnových dĺžkach, čo si však vyžaduje dlhé expozičné časy a veľmi znižuje schopnosť zaznamenať slabé objekty. Dá sa to popísať ako pozorovanie hviezd cez deň. Predošlé vesmírne satelity (ako IRAS - the Infrared Astronomical Satellite, ISO, the Infrared Space Observatory) boli v prevádzke počas rokov 1980 a 1990 a odvtedy sa v astronomických technológiách urobili veľké pokroky.

Architektúra kryogénneho systému
Porovnanie starej a novej technológie chladenia

Predchádzajúce infračervené teleskopy vo vesmíre boli zahalené obrovským kryostatom,[16] ktorý obsahoval supratekuté hélium a umožňoval fungovanie teleskopu pri teplotách blízko absolútnej nule.[17] Takáto konfigurácia sa označuje ako tzv. Cold launch architecture. Na rozdiel od teleskopov IRAS a ISO sa však u Spitzera použili inovatívne technológie tzv. Warm launch architecture. Spitzerov vesmírny ďalekohľad z prevažnej časti ochladzuje prirodzená teplota, či skôr chlad vesmírneho prostredia (pasívne chladenie). Len snímacie zariadenie, ktoré vyžaduje silnejšie chladenie, je ukryté spoločne s kryostatom v špeciálnej vákuovej schránke.[17] Pre správne fungovanie technológie „warm launch“ je však nevyhnutná správna voľba umiestnenia - orbitálnej výšky. Pokiaľ sa teleskop nachádza v dostatočne veľkej vzdialenosti od Zeme, je teplota okolitého prostredia schopná ho ochladiť už v priebehu niekoľkých týždňov na teplotu 40 K.[17] Počas tohto obdobia chladenie zaisťuje vonkajšia schránka s tekutým héliom. Postupne sa odparujúce hélium ochladzuje teleskop na operačnú teplotu 5,5 K. Jedným z najväčších prínosov tejto technológie je celková redukcia veľkosti celého observatória a zníženie nákladov na dopravu zariadenia na obežnú dráhu.

Pre porovnanie: SIRTF spotreboval v priebehu piatich rokov 360 litrov hélia, u jeho predchodcu IRAS to činilo 520 litrov spotrebovaných za 10 mesiacov, a nakoniec ISO spotreboval 2140 litrov v priebehu 2,5 ročnej misie.[17] S použitím tejto úspornej inovatívnej technológie sa (s určitými úpravami) počíta aj u nových projektov vesmírnych infračervených teleskopov, ako je napr. Vesmírny ďalekohľad Jamesa Webba.[17]

Telemetria Store-and-Dump

Ďalšou inováciou použitou u Spitzera je špeciálna metóda spracovania získavaných údajov, tzv. Store-and-Dump Telemetry (preložiteľné ako ulož a vysyp). V jeho tele sa nachádza počítač, ktorý nasnímané údaje ukladá do primerane veľkej operačnej pamäte s využitím špeciálneho bezstratového kompresného algoritmu.[18] Na prenos dát na Zem sa využíva nepohyblivá anténa s vysokým ziskom umiestnená na zadnej časti konštrukcie. Výskumné práce, ktoré Spitzer vykonáva, sa prerušujú iba jeden či dvakrát za deň, kedy je za účelom odoslania údajov nutné preorientovať ďalekohľad v priestore tak, aby anténa smerovala na zvolenú prenosovú stanicu na zemskom povrchu. Telemetriu zaisťuje komunikačná sieť Deep Space Network a prebieha v presne stanovených jednohodinových časových „oknách“ každých 12 až 24 hodín.

Nové operačné úlohy pre Spitzera sú obvykle posielané v týždenných blokoch, ale v prípade potreby je umožnená aj častejšia komunikácia.[18] Priemerná prenosová rýchlosť je 80 kb/s. Vďaka kapacite pamäte 8 Gb je možné uložiť údaje aj za celý pozorovací deň pre prípad, že by sa premeškalo prenosové okno, s možnosťou stiahnutia v okne nasledujúcom. Odhaduje sa, že tento systém umožní teleskopu vykonávať až o 100 000 pozorovaní viac, ako keby sa využil klasický spôsob komunikácie.[18]

Pointing Control System (PCS)

Pointing Control Sub-System (možno preložiť ako Zameriavací kontrolný Sub-systém) je trojosí, celestiálne-inertný navigačný systém Spitzerovho vesmírneho teleskopu. Riadi sa podľa koordinačného systému J2000 (palubný katalóg hviezd obsahuje 87 000 hviezd do 9. magnitúdy),[19] ktorý je implementovaný Sledovačom hviezd. Sledovač hviezd (SH) je určený na zameriavanie konkrétnych cieľov na oblohe s presnosťou ± 0,5 uhlových minút. Zorné pole zameriavača má veľkosť 5° x 5°, čo Spitzerovi umožňuje zamerania akéhokoľvek bodu na oblohe. Na polohovanie Spitzera SH obvykle využíva 40 hviezd naraz.[19] V čase, kedy je SH používaný na iný účel, zaisťujú správne polohovanie palubné gyroskopy. PCS pozostáva z počítača vybaveného letovým softvérom, ktorý je nevyhnutný na precíznu navigáciu, stabilizáciu, natáčanie a sledovanie cieľov Spitzerovho vesmírneho ďalekohľadu. Ďalej umožňuje rýchle prenastavenie a preorientovanie vedeckých prístrojov na palube a zaisťuje riadenie drobných korekčných manévrov.[19] Vykonáva aj neustálu osovú kalibráciu ďalekohľadu, zaisťuje správnu orientáciu solárnych panelov a smerovanie vysokopríjmovej antény za účelom komunikácie s operačným strediskom.[19] Pomocou širokouhlých detektorov Slnka tiež kontroluje, či nedochádza k prílišnému vychýleniu od stanovenej polohy.

Výsledky
V smere hodinových ručičiek: Infračervené snímky špirálovitej galaxie Messier 81; Výbuchy z prahviezdy Herbig-Haro 46/47; Odhalené prahviezdy v rozmanitom pohľade v tmavej globule IC1396; kométa Schwassmann-Wachmann 1

Prvé snímky získané Spitzerovým ďalekohľadom boli navrhnuté tak, aby zvýraznili schopnosti ďalekohľadu. Ukazovali žeravé hviezdne rodisko, točiace sa prašné galaxie, disk úlomkov z formujúcich sa planét a organický materiál vo vzdialenom vesmíre. Odvtedy sa v odbornej aj bežnej tlači pravidelne vyskytovali snímky zo Spitzera, podobne, ako snímky z Hubbleovho vesmírneho ďalekohľadu NASA a ESA. Jeden z jeho najväčších úspechov nastal v roku 2005, kedy zachytil priame svetlo z exoplanét HD 209458 b a TrES-1 nazývaných horúce Jupitery (planéty s hmotnosťou porovnateľnou s planétou Jupiter), ktoré obiehajú vo vzdialenosti len 0,05 AU od svojej materskej hviezdy).[20] Bolo to prvé vizuálne zobrazenie extrasolárnej planéty vôbec. Dovtedy sa dalo umiestnenie exoplanéty iba odhadnúť, napríklad na základe pohybu hviezdy, ktorú obiehali. V apríli 2005 Spitzer objavil, že hviezda Cohen-kuhi Tau/4 má protoplanetárny disk, ktorý je omnoho menší a mladší ako sa predpokladalo, čo prispelo k lepšiemu poznaniu tvorby protoplanetárnych diskov.

Hoci je niekedy ďalekohľad rezervovaný pre účastnícke inštitúcie a rozhodujúce projekty, astronómovia z celého sveta majú tiež príležitosť predložiť návrh pre pozorovací čas.[21] Medzi dôležité ciele pozorovania patria formujúce sa hviezdy (mladé hviezdne objekty), planéty a iné galaxie. Obrázky získané prostredníctvom ďalekohľadu sú voľne dostupné pre vzdelávacie a novinárske účely. V roku 2004 bolo oznámené, že Spitzer objavil slabé žeravé teleso, ktoré sa stalo kandidátom na najmladšiu hviezdu, aká bola kedy pozorovaná. Ďalekohľad bol otestovaný na plynnom jadre a prachu známom ako L1014, ktoré sa predtým zemským observatóriám a ďalekohľadu ISO (Infrared Space Observatory - infračervený vesmírny ďalekohľad, predchodca Spitzera) javilo ako úplne tmavé.[22] Pokročilá technológia Spitzera odhalila uprostred tohto objektu jasnú, horúcu, červene žiariacu škvrnu. Vedci z Texaskej univerzity v Austine, ktorí objekt objavili, veria, že horúca škvrna je príkladom skorého vývoja hviezdy, ktorá zbiera plyn a prach z mračna okolo nej. Skoršie dohady o podstate horúcej škvrny hovorili, že by to mohlo byť slabé svetlo z iného zdroja, ktoré leží 10-krát ďalej od Zeme, ale premieta sa na rovnaké miesto ako L1014. Bližší prieskum daného miesta pozemskými observatóriami odhalil slabé žiarenie vejárovitého tvaru. Toto žiarenie je príliš slabé na to, aby prichádzalo zo vzdialenejšieho zdroja, čo vedie k záveru, že objekt je v oblasti L1014.

V roku 2005 vedci z Wisconsinskej univerzity v Medisone a Whitewateru na základe štyristo hodín pozorovania zistili, že Galaxia Mliečna cesta je oproti pôvodným predpokladom špirálovou galaxiou s priečkou.

V marci 2006 astronómovia oznámili, že našli hmlovinu nachádzajúcu sa asi 300 ly od supermasívnej čiernej diery v centre Mliečnej cesty, ktorá bola pomenovaná Double Helix.[23] Ako vyplýva zo snímok, je stočená do tvaru dvojitej špirály. Tento fakt je interpretovaný ako dôkaz silných magnetických polí vytváraných plynným diskom obiehajúcim okolo supermasívnej čiernej diery v strede galaxie, 300 ly od hmloviny a 25 tisíc ly od Zeme.

Svetlo z najstarších známych hviezd vo vesmíre
Svetlá z prvých hviezd vo vesmíre: v hornej polovici je pôvodná snímka, v dolnej je zobrazený výsledok po odfiltrovaní všetkých známych telies

V októbri 2003 urobili Alexander Kashlinsky a John Mather ďalší objav. Oznámili, že teleskop pravdepodobne zachytil svetlo z najstarších, doteraz známych hviezd vo vesmíre. Obrázok kvazaru v súhvezdí Drak, ktorý mal slúžiť len na kalibráciu ďalekohľadu, bol objavený preto, že vyžaroval infračervené žiarenie, ktoré značne vyniklo po odstránení svetla zo známych objektov. Kashlinsky a Mather sú presvedčení, že početné farebné (oranžové a červené) škvrny v tomto žiarení sú svetlá hviezd sformovaných v období 100 miliónov rokov po Veľkom tresku, ktoré majú z dôvodu rozpínania vesmíru značný červený posun.[24]

Prvá mapa exoplanéty

V máji 2007 astronómovia úspešne zmapovali atmosférickú teplotu extrasolárnej planéty HD 189733b a tak získali prvú mapu teplotnú mapu atmosféry extrasolárnej planéty.[25] Ide o plynného obra patriaceho medzi horúce Jupitery. Zmapované boli plynné mračná vo vrchných častiach jeho atmosféry. HD 189733 b obehne svoju hviezdu raz za 2,2 dňa.[26] Táto planéta má viazanú rotáciu, čiže je k hviezde natočená stále rovnakou stranou a na jej privrátenej strane sa nachádza „horúca škvrna“ (najteplejšia oblasť), ktorá má k hviezde sklon 30°. Teplota tmavej strany sa odhaduje na 650°C a teplota privrátenej strany 930°C. Tento nie príliš veľký rozdiel majú pravdepodobne na svedomí silné vetry v atmosfére, ktoré dosahujú rýchlosti blížiace sa k 9 700 km/h. Teplú škvrnu postupne tlačia smerom na východ a tým pomáhajú vyrovnávať rozdiely teplôt na oboch stranách planéty.[25]

Projekty GLIMPSE a MIPSGAL
Mozaika infračervených fotografií Mliečnej cesty získaných v rámci projektu GLIMPSE

GLIMPSE (Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire, glimpse v angličtine zároveň znamená záblesk, letmý pohľad, mihnutie, tušenie) je názov Spitzerovho prieskumného programu, v rámci ktorého teleskop sníma 300 stupňovú plochu vnútornej časti galaxie Mliečna cesta v infračervenom obore spektra. Používa pritom kameru IRAC. V rámci tohto projektu vzniklo celkove 444 000 fotografií v štyroch rôznych vlnových dĺžkach.[27] Bolo skatalogizovaných 72 miliónov hviezd (vrátane prieskumu GLIMPSE3D survey, pri ktorom sa skatalogizovalo 100 miliónov hviezd).[28] Zo všetkých týchto fotografií sa zostavila obrovská mozaika, ktorá vedcom pomôže lepšie objasniť štruktúru stredu a špirálových ramien Galaxie. V priebehu prieskumu GLIMPSE sa skatalogizovalo aj 20 000 „červených“ zdrojov, z ktorých 75 % tvoria novovznikajúce hviezdy a 25 % už vzniknuté hviezdy. Ďalej bolo objavených 300 výtryskov hmoty z rodiacich sa masívnych hviezd a 59 nových hviezdokôp.[28]

MIPSGAL je obdobný prieskum snímajúci 278° galaktického disku v dlhších vlnových dĺžkach.

3. júna 2008 bol na 212. konferencii American Astronomical Society (Americká astronomická spoločnosť) v Saint Louis v štáte Missouri (USA), zverejnený zatiaľ najdetailnejší infračervený portrét Mliečnej cesty, ktorý vznikol spojením 800 tisíc samostatných fotografií.[29][30]

Objav „hviezdnej pôrodnice“
Snímka galaxie „Baby boom“ – zelené a červené škvrny sú najaktívnejšími oblasťami, kde vznikajú hviezdy; oranžové časti sú svetlá z vonkajších častí galaxie; modré škvrny sú bližšie galaxie, ktoré neprodukujú ani zďaleka toľko hviezd ako „Baby boom“

10. júla 2008 vyšla tlačová správa oznamujúca objav veľmi aktívneho rodiska nových hviezd (tzv. Baby boom galaxy). Je ním veľmi vzdialená galaxia, v ktorej vzniklo 4000 hviezd za jediný rok (v našej Galaxii pre porovnanie vzniká ročne asi 10 hviezd).[31] S takouto intenzitou vzniku hviezd stačilo tejto galaxii 50 miliónov rokov (čo je v kozmickom meradle veľmi krátka doba), aby sa vyrovnala najväčším galaxiám, aké poznáme. Na objave sa podieľal Spitzerov vesmírny ďalekohľad a niekoľko ďalších teleskopov. Objav tak intenzívneho rodiska hviezd do značnej miery odporuje uznávanej teórii, tzv. hierarchickému modelu, podľa ktorého sa galaxie tvoria veľmi pozvoľna pohlcovaním častí menších galaxií, čiže nie tak rýchlo a „explozívne“, ako táto novoobjavená galaxia.[31] Peter Capak zo Spitzer Science Center povedal: „Táto galaxia teraz zažíva obdobie najväčšieho ‚baby boomu‛, v priebehu ktorého sa rodí väčšina jej hviezd“.[31]

Objavená galaxia patrí do kategórie tzv. starburst galaxií, v ktorých hviezdy vznikajú oveľa častejšie ako v iných galaxiách rovnakej veľkosti. Je najžiarivejšou starburst galaxiou vzdialeného vesmíru a vysoká žiarivosť indikuje intenzívny vznik nových hviezd. Ako prvé túto galaxiu pozorovali Hubbleov vesmírny ďalekohľad a japonský Subaru Telescope na havajskej hore Mauna Kea. Galaxiu však pozorovali len vo viditeľnej časti spektra a kvôli obrovskej vzdialenosti sa nedal rozpoznať jej charakter. Keď sa do pozorovaní zapojil Spitzerov vesmírny ďalekohľad a James Clerk Maxwell Telescope, pracujúci v infračervených a submilimetrových vlnových dĺžkach, vynikla ako najžiarivejšia zo svojej skupiny galaxií.[31] V infračervenom spektre je omnoho jasnejšia preto, že vznikajúce hviezdy produkujú veľa prachu a silné ultrafialové žiarenie. Okolitý prach žiarenie absorbuje, čím sa zahrieva a získanú energiu vyžaruje v podobe infračerveného žiarenia.[32] Preto sa táto galaxia infračerveným prístrojom javí ako veľmi žiarivý objekt.

Po objave tejto galaxie nasledovali ďalšie pozorovania niekoľkými teleskopmi, ako napríklad Keckovych ďalekohľadov, aby sa zistila jej vzdialenosť. Tá bola napokon určená na 12,3 miliardy svetelných rokov.[31]

Pátranie po vesmírnych diamantoch
Umelecká predstava vesmírnych nanodiamantov

Diamanty sú na Zemi vzácnou surovinou, ale vo vesmíre sú podľa vedcov z NASA Ames Research Center v Moffett Field (USA) úplne bežné.[33] Spitzerov vesmírny ďalekohľad mal za cieľ potvrdiť túto hypotézu a dozvedieť sa o diamantoch vo vesmíre viac, pretože jeho citlivé infračervené vybavenie sa na to výborne hodí. Vedci pomocou počítačových simulácií vypracovali stratégiu, ako nájsť diamanty nanometrových rozmerov, čiže 25 000× menšie než zrnko piesku. Aj napriek svojim malým rozmerom môžu byť tieto diamanty veľmi užitočné pre hlbšie poznanie toho, ako sa vo vesmíre správajú molekuly bohaté na uhlík, základný stavebný prvok života na Zemi. Predpoklad, že sa v kozme vyskytuje veľké množstvo diamantov, sa objavil už v 80. rokoch 20. storočia, kedy sa v meteoritoch našlo veľké množstvo nanometrových diamantov. Celkove 3 % uhlíka obsiahnutého v meteoritoch je vo forme nanodiamantov.[33]

Napriek ich veľkému množstvu nie je možné tieto častice pozorovať bežnými optickými ďalekohľadmi a je potrebné využiť ich špecifické infračervené a elektrické vlastnosti. Vďaka vysokému obsahu uhlíka absorbujú veľké množstvo energie z ultrafialového žiarenia, ktoré potom vyžarujú ako žiarenie infračervené – vytvárajú teda rovnako ako mnohé iné molekuly vo vesmíre špecifické „infračervené odtlačky prstov“.[34] Z toho vyplýva, že je pre pozorovanie najvhodnejšie, pokiaľ sa nanodiamanty nachádzajú v blízkosti veľmi horúcej hviezdy. Zistilo sa, že nanodiamanty väčšinou vyžarujú IR žiarenie s vlnovou dĺžkou 3,4 až 3,5 a 6 až 10 mikrónov. V týchto vlnových dĺžkach je Spitzer obzvlášť citlivý,[33] a mohol by teda pomôcť zhromaždiť potrebné údaje.

Teplá misia
Novoobjavený obrovský vonkajší prachový prstenec Saturna v nepravých farbách. Vo výreze sa nachádza zväčšený Saturn spolu so sústavou svojich najviditeľnejších prstencov

Po vyčerpaní zásob tekutého hélia vstúpil Spitzer do fázy tzv. „teplej misie“. Jeho infračervené detektory začali pracovať v novom tepelnom režime. Ich prvé snímky ukázali, že Spitzer podáva veľké výkony aj napriek zahriatiu. Podobné zábery by dokázal zo Zeme exponovať len ďalekohľad s priemerom objektívu 30 metrov.[2]

V októbri 2009 Spitzerov vesmírny ďalekohľad objavil nový prstenec Saturna. Tento mimoriadne veľký prstenec nazývaný tiež prstenec Phoebe (podľa mesiačika, ktorý v ňom obieha) je tvorený veľmi riedkym prachom. Studený prach, príliš matný na vizuálne pozorovanie, vydáva infračervené žiarenie, ktoré Spitzer zachytil.[35]

18. marca 2010 vyšiel v časopise Nature článok, že prostredníctvom pozorovaní Spitzerovho ďalekohľadu sa podarilo objaviť najstaršie známe kvazary vo vesmíre. Ich vysoký vek sa vyvodzuje z faktu, že tieto objekty neobsahujú žiadny prach, ktorého prítomnosť sa v raných štádiách vesmíru nepredpokladá. Hoci opticky boli tieto kvazary objavené už pri prehliadke SDSS (Sloan Digital Sky Survey), až pozorovania Spitzera ukázali, že týmto kvazarom chyba tepelné žiarenie prachu typické pre všetky ostatné dovtedy známe kvazary.[36]


Referencie
  1. Spitzer Space Telescope: About Spitzer [online]. [Cit. 2008-10-05]. Dostupné online. (anglicky)
  2. NASA Press Release. Začala sa "teplá misia" Spitzera. Kozmos, 2009, roč. XL, čís. 5, s. 4.
  3. A Strategy for Space Astronomy and Astrophysics for the 1980´s. [s.l.] : National Academies Press, 1979. Dostupné online. (Anglicky)
  4. Spitzer Space Telescope: Early History. [s.l.] : NASA, Spitzer Science Center. Dostupné online. (Anglicky)
  5. Astronomy and Astrophysics for the 1980's, Volume 2: Reports of the Panels [online]. National Academies Press – CPSMA, [cit. 2008-07-20]. Dostupné online. (Anglicky) – strany 98 až 102
  6. Astronomy and Astrophysics for the 1980's, Volume 2: Reports of the Panels [online]. National Academies Press – CPSMA, [cit. 2008-07-20]. Dostupné online. (Anglicky) – strana 100
  7. Antonín Vítek. 1985-063A - STS 51-F [online]. [Cit. 2008-07-19]. Dostupné online. (Česky)
  8. Susan Watanabe. Studying the Universe in Infrared [online]. NASA, [cit. 2008-07-15]. Dostupné online. (Anglicky)
  9. Johnny Kwok. Academy Sharing Knowledge - Finding a Way: The Spitzer Space Telescope Story [online]. NASA, [cit. 2008-07-15]. Dostupné online. (Anglicky)
  10. Josip Kleczek. Náš vesmír. [s.l.] : [s.n.], 2005. ISBN 80-00-01425-4. S. strany: 525, 526. (Česky)
  11. Innovations: Clever Choice of Orbit [online]. NASA, Spitzer Science Center, [cit. 2008-07-16]. Dostupné online. (Anglicky)
  12. Spitzer Space Telescope [online]. Lockheed Martin, [cit. 2008-07-18]. Dostupné online. (Anglicky)
  13. Ray Justin. Mission Status Center [online]. Spaceflight now, [cit. 2008-07-19]. Dostupné online. (Anglicky) - priebeh štartu po minútach
  14. 2003-038A - Spitzer Space Telescope [online]. Knižnica Akadémie vied ČR. Dostupné online. (po česky)
  15. Spitzer's Multiband Imaging Photometer [online]. NASA, Spitzer Science Center, [cit. 2008-07-18]. Dostupné online. (anglicky)
  16. Spitzer's Cryostat [online]. NASA, Spitzer Science Center, [cit. 2008-07-25]. Dostupné online. (anglicky)
  17. Innovations: Cryogenic Architecture [online]. Nasa, Spitzer Science Center, [cit. 2008-07-17]. Dostupné online. (anglicky)
  18. Innovations: Store-and-Dump Telemetry [online]. NASA, Spitzer Science Center, [cit. 2008-07-20]. Dostupné online. (anglicky)
  19. Overview of the Spitzer Pointing Control System (PCS) [online]. NASA, Spitzer Science Center, [cit. 2008-07-25]. Dostupné online. (anglicky)
  20. Tisková zpráva týkající se objevu planet TrES-1 HD a 209458 b [online]. SSC, Caltech, [cit. 2008-10-05]. Dostupné online. (anglicky)
  21. Proposal Submission Guide [online]. NASA, Spitzer Science Center, Jet Propulsion Laboratory, [cit. 2008-07-24]. Dostupné online. (anglicky)
  22. The Starless Core That Isn't [online]. NASA, Spitzer Science Center, [cit. 2008-07-17]. Dostupné online. (anglicky)
  23. Informace o Double Helix [online]. SSC, Caltech, [cit. 2008-10-05]. Dostupné online. (anglicky)
  24. Infrared Glow of First Stars Found: Scientific American [online]. [Cit. 2008-10-05]. Dostupné online. (anglicky)
  25. First Map of Alien World - stránka o teplotnej mape planéty HD 189733b
  26. First Map of Alien World - stránka o teplotnej mape planéty HD 189733b [online]. SSC, Caltech, [cit. 2008-10-05]. Dostupné online. (anglicky)
  27. Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire [online]. University of Wisconsin-Madison Department of Astronomy, [cit. 2008-10-05]. Dostupné online. (anglicky)
  28. Scientific Results from the GLIMPSE survey [online]. [Cit. 2008-10-05]. Dostupné online.
  29. Press Release: Spitzer Captures Stellar Coming of Age in Our Galaxy [online]. SSC, Caltech, [cit. 2008-10-05]. Dostupné online. (anglicky)
  30. Released Images and Videos of Milky Way Mosaic [online]. SSC, Caltech, [cit. 2008-10-05]. Dostupné online. (anglicky)
  31. Whitney Clavin. Rare 'Star-Making Machine' Found In Distant Universe [online]. Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif., [cit. 2008-07-14]. Dostupné online.
  32. GOODS: Going Deep into Our Cosmic Origins with NASA's Great Observatories [online]. Spitzer Science Center, [cit. 2008-07-16]. Dostupné online. (anglicky)
  33. Linda Vu. Spitzer's Eyes Perfect for Spotting Diamonds in the Sky [online]. Spitzer Science Center, [cit. 2008-07-12]. Dostupné online. (anglicky)
  34. NASA's Great Observatories [online]. NASA, [cit. 2008-07-16]. Dostupné online. (anglicky)
  35. František Martinek. Nový obrovský Saturnův prstenec [online]. 2009-10-10, [cit. 2009-10-17]. Dostupné online. (česky)
  36. MARTINEK, František. Nejstarší černé díry ve vesmíru [online]. Hvězdárna Valašské Meziříčí, 2010-03-23, [cit. 2010-03-30]. Kapitola Aktuality AKA. Dostupné online. (česky)

Použitá literatúra
  • L. Armus. Spitzer Space Telescope: New Views of the Cosmos. San Francisco : Astronomical Society of the Pacific, 2006. ISBN 1583812253. (anglicky)
  • John W. Mason. Astrophysics Update 2. Berlin : Springer; 1 edition, 2006. ISBN 354030312X. (anglicky)
  • A. Loeb. First Light in the Universe: Saas-Fee Advanced Course 36. Swiss Society for Astrophysics and Astronomy. Berlin : Springer; 1 edition, 2007. ISBN 3540741623. (anglicky)

Iné projekty

Externé odkazy
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.