Misia poskytla vôbec prvý priamy dôkaz o existencii tmavej hmoty.
NASA zverejnila 11. júla 2024 nové snímky, ktoré sú kombináciou údajov z teleskopu Jamesa Webba a observatória Chandra. Kopa galaxií MACS J0416, vzdialená od Zeme 4,3 miliardy svetelných rokov; hmlovina Orión, ktorá je viditeľná aj pomocou malých ďalekohľadov. Špirálová galaxia NGC 3627, v ktorej sú zreteľne viditeľné dve výrazné špirálovité ramená; hviezda Rho Ophiuchi s typickým plynovo-prachovým mrakom v jej okolí. Zdroj: NASA
Počas 25 rokov fungovania nazbieral röntgenový ďalekohľad širokú databázu snímok. Jeho portfólio tvoria z veľkej časti dávno objavené vesmírne objekty alebo javy. Observatórium Chandra pozoruje telesá, ktoré sú zdrojom röntgenového žiarenia.
Snímky sú často použité v kombinácii s fotografiami iných teleskopov. Výsledkom je ohromujúci kompozitný záber rovnakého objektu snímaného viacerými zariadeniami, ibaže v rozličných oblastiach elektromagnetického spektra.
Jedným z výnimočných záberov je napríklad aj zrážka dvoch galaktických kôp s označením Bullet klaster. Vedcov ohromil najmä tým, čo na ňom paradoxne nie je vôbec vidieť.
Výnimočné, ale nie prvé
Röntgenové observatórium Chandra nebolo prvým zariadením, ktoré pozorovalo objekty špecifických vlnových dĺžok. V 70. rokoch 20. storočia sa do vesmíru dostala sonda UHURU, ktorá niesla na palube jednoduché prístroje, určené na detekciu röntgenového žiarenia. Podarilo sa jej objaviť dôkazy o existencii čiernych dier.
Úplne prvým zariadením so zrkadlami, ktoré vytvorilo napríklad snímky rázových vĺn po explózii hviezd a horúceho plynu v galaxiách, bolo observatórium Einstein (1978). Pri objavovaní ďalších zdrojov röntgenového žiarenia zohral významnú úlohu aj satelit ROSAT, ktorý doplnil existujúci katalóg na viac ako 60 000 zdrojov.
Pozostatok explózie, ktorá sa odohrala pred 800 rokmi. V historických záznamoch sa píše, že supernova SN 1181 vyzerala ako dočasná hviezda žiariaca jasne ako Saturn. Zdroj: NASA
Iné žiarenie, iné stopy
Svetlo môže mať mnoho podôb: od rádiového cez infračervené až po žiarenie gama. Dôvody, prečo potrebujeme pozorovať všetky typy žiarenia, výstižne zhrnuli na oficiálnej stránke observatória. Vesmír rozpráva svoj príbeh prostredníctvom rôznych druhov žiarenia. Kozmu môžeme lepšie porozumieť, ak budú astronómovia schopní pozorovať svetlo všetkých vlnových dĺžok.
„Žiarenie, ktoré k nám prichádza z blízkeho, ale i zo vzdialeného vesmíru, má rôzne vlastnosti. Spektrum elektromagnetického žiarenia zahŕňa dlhé vlnové dĺžky, ktoré ľudia poznajú aj z bežného života ako mikrovlnné alebo rádiové žiarenie,“ vysvetlil pre portál VEDA NA DOSAH slovenský astrofyzik Roman Nagy z Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave. „Keď ideme v našom spektre ku kratším vlnovým dĺžkam, narazíme na infračervené fotóny, ktoré sleduje napríklad aj vesmírny teleskop Jamesa Webba, alebo viditeľné spektrum, ktoré vieme pozorovať našimi vlastnými očami, ako aj pomocou slávneho Hubblovho ďalekohľadu,“ dodal.
Pozrite si
Špecifická montáž
Zvláštnosťou röntgenového observatória Chandra je dômyselná montáž zrkadiel, ktorá sa od optických ďalekohľadov odlišuje. Bežná zrkadlová plocha by röntgenové lúče pohltila, preto sa pri dopade na ňu musia odraziť pod veľmi veľkým uhlom.
Prierez ďalekohľadu s priemerom 1,2 metra pripomína niekoľko do seba vložených lievikovitých zrkadiel. Ide o štyri sady parabolických a štyri sady hyperbolických odrazových plôch.
Najčistejšie zrkadlá
Lúč sa najprv jemne „obtrie“ o parabolické zrkadlo, následne sa odrazí od hyperbolického a postupným odrážaním sa doputuje do detektora bez toho, aby ho zrkadlá vstrebali. Tento proces pripomína hádzanie „žabiek“ na hladinu jazera.
Zaujímavosťou je, že zrkadlá sú zarovnané s presnosťou päťdesiatiny šírky ľudského vlasu a ich povrch je potiahnutý irídiom. Ide o vzácny kov, ktorý vyniká väčšou odrazivosťou než zlato.
Fascinujúca je tiež čistota zrkadiel, ktorá sa rovná ekvivalentu jedného zrniečka prachu na monitore počítača. Zrkadlá na Chandre sú na 99,999 percenta čisté.
Röntgenové ďalekohľady sa od optických výrazne líšia. Vyplýva to z vlastností žiarenia, ktoré zachytávajú. Zrkadlá musia byť dokonale tvarované a zarovnané takmer paralelne s prichádzajúcimi röntgenovými lúčmi. Zdroj: NASA
Nepriateľské pracovné prostredie
Okrem iných faktorov vďačíme životu na Zemi aj zemskej atmosfére. Pôsobí ako ochranný štít, ktorý účinne odráža nebezpečné druhy žiarenia. Jedným z nich je i röntgenové.
Má asi 10 000-krát menšiu vlnovú dĺžku ako viditeľné svetlo a zaraďujeme ho do skupiny takzvaného ionizačného žiarenia, ktoré vplýva na živé organizmy negatívne. V roku 1895 ho objavil nemecký fyzik Wilhelm Conrad Röntgen. V blízkosti Zeme je jeho prirodzeným zdrojom Slnko. Ďalšími sú napríklad centrum našej Galaxie, dvojhviezdy či pulzary.
Ak chceme pozorovať objekty, ktoré vyžarujú v röntgenovej časti spektra, musíme vyniesť detektor nad zemskú atmosféru. Ani tu ešte Chandra nemá celkom pokojné podmienky na pozorovanie. Našu planétu obklopujú takzvané Van Allenove radiačné pásy. Môžu spôsobiť problémy nielen ľudským posádkam, ale aj vesmírnej technike.
Okolo Zeme za pár dní
Radiačné pásy majú všetky planéty s magnetosférou vrátane Zeme. Našu planétu obklopujú tri. Posledný bol objavený v roku 2013. Môžeme si ich predstaviť ako postupne sa zväčšujúce a do seba vložené pneumatiky alebo americké šišky, pričom v ich centre (alebo diere) sa nachádza Zem.
Hmotu pásov tvoria energeticky nabité častice slnečného vetra, ktoré zachytilo magnetické pole našej planéty. Niektoré častice sa pohybujú dokonca rýchlosťou veľmi blízkou rýchlosti svetla. Hustota častíc a tvar pásov sa dynamicky mení v závislosti od slnečnej aktivity.
Z dôvodu zvýšenej radiácie sa družica Chandra pohybuje po eliptickej obežnej dráhe, aby prechod radiačnými pásmi čo najviac eliminovala. V perigeu, teda v bode najbližšie k Zemi, je od planéty vzdialená približne 10 000 kilometrov, naopak, v apogeu (najvzdialenejšom bode) až na 140 000 kilometrov.
Hubblov vesmírny ďalekohľad sa pri prelete cez pásy napríklad vypína. Observatórium Chandra, ktorému trvá obeh okolo planéty vyše 64 hodín, strávi 85 percent času mimo radiačných pásov.
Zdroj: NASA
Najextrémnejšia vesmírna udalosť
Observatórium Chandra pozorovalo počas svojho pôsobenia státisíce zdrojov röntgenového žiarenia. Ide o veľmi horúce a najenergetickejšie miesta vo vesmíre. Keďže vidí naprieč celým pozorovateľným vesmírom, je schopné sledovať nielen polárnu žiaru na Zemi, ale aj čierne diery vzdialené 13 miliárd svetelných rokov.
Chandra vykonáva merania teplôt a tlakov plynov, ktoré vznikli po explózii supernov alebo boli vyvrhnuté po páde do čiernych dier. Pomáha astrofyzikom pri výskume exoplanét, no i temnej hmoty.
Jedným z najzásadnejších objavov, ktoré Chandra vykonala, je priamy dôkaz temnej hmoty. V roku 2006 pozorovala zaujímavý vesmírny objekt nazývaný Bullet klaster (s označením 1E 0657-56), ktorý sa nachádza 3,8 miliardy svetelných rokov od Zeme. Ide o zhluk galaxií, ktoré vznikli zrážkou dvoch veľkých galaktických kôp pohybujúcich sa veľkou rýchlosťou.
„Ide o jednu z najextrémnejších udalostí v pozorovateľnom vesmíre. Považujem ju za jeden z najväčších objavov (nielen) misie Chandra,“ uviedol astrofyzik Roman Nagy.
Umelecké znázornenie observatória Chandra. Ďalekohľad vykoná kompletný jeden obeh okolo Zeme za 64 hodín a 18 minút. Zdroj: NASA
Chýbajúca hmota
Röntgenový ďalekohľad pozoroval rozloženie horúceho plynu (na snímke je zobrazený ružovou farbou), ktorý reprezentuje takzvanú baryónovú hmotu. Taktiež sa nazýva aj žiarivá hmota a, zjednodušene povedané, tvorí hmotný, materiálny a pozorovateľný svet okolo nás.
Keďže ide o snímku zloženú z pozorovania viacerých teleskopov, modrá farba predstavuje rozloženie celkovej hmoty. Pomohli ju určiť prostredníctvom gravitačných šošoviek. Práve tu vzniká podľa Nagya disproporcia a na nej založený dôležitý objav.
„Celková hmota má úplne iné rozloženie ako svietiaca hmota. To znamená, že väčšina hmoty nie je tvorená štandardnou hmotou, ale neviditeľnou tmavou hmotou,“ zdôraznil astrofyzik a ďalej uviedol, „ide o jedno z najvýznamnejších pozorovaní v prospech existencie tmavej hmoty, pričom misia Chandra bola hlavným aktérom tohto objavu.“
Kým horúci plyn pri zrážke spomalil, temná hmota nebola nárazom ovplyvnená a ani nijako neinteragovala. Ak by horúci plyn tvoril najväčšiu zložku galaktického klastra, výsledný efekt by bol úplne iný. Prítomná je preto podľa vedcov iná a záhadná temná hmota.
Bullet klaster je dvojica galaktických kôp, ktoré sa čelne zrazili. Pri skúmaní rozloženia celkovej hmoty prišli vedci s prevratným zistením. Zdroj: ESA
Planéta z inej galaxie
V súčasnosti prekročil počet objavených exoplanét v našej Galaxii číslo 6000. Observatórium Chandra zrejme našlo prvú extragalaktickú planétu. Nachádza sa vo vzdialenosti 28 miliónov svetelných rokov od Zeme v galaxii Messier51, známej ako Vírová galaxia.
Vedci používajú pri hľadaní exoplanét v našej Galaxii metódu sledovania poklesu jasu v optickom, viditeľnom svetle, ktorý je spôsobený prechodom (tranzitom) planéty pred hviezdou. Tranzitnú metódu ale nie je možné použiť v iných galaxiách, preto hľadala Chandra pokles jasu röntgenových lúčov.
Keďže je oblasť, ktorá produkuje röntgenové žiarenie, pomerne malá, aj tranzit nepatrnej planéty popred ňu spôsobí buď úplné zmiznutie lúčov, alebo výrazné zníženie jasnosti. V optickom spektre ide pri použití tranzitnej metódy väčšinou o nepatrný pokles.
Ak by sa objav potvrdil, išlo by o najvzdialenejšiu objavenú planétu mimo našej slnečnej sústavy. Na definitívne potvrdenie, či ide o objav, si ľudstvo musí počkať desaťročia. Planéta poputuje pred svoju hviezdu opäť až o 70 rokov.
(JM)
