Tajemství gama záření z vesmíru
Začala stavba jižní části observatoře CTAO, která se věnuje výzkumu gama záření. Jde o záření, které vzniká při nejdramatičtějších událostech ve vesmíru. Při pohledu do noční oblohy ho ale neuvidíte, protože ho filtruje zemská atmosféra. A to je dobře - gama záření je totiž škodlivé.
Vědci, kteří chtějí studovat vesmír i v tomto spektru, v minulosti posílali přístroje v balonech do velkých výšek. Dnes však společně s inženýry již umí postavit vhodné kosmické dalekohledy CTAO, které pozorují gama záření přímo z vesmíru. Existují ale také dalekohledy na Zemi. Jak mohou pozorovat záření blokované atmosférou?
Gama vetřelci v atmosféře a Čerenkovovo záření
Gama záření má obrovskou energii a ze Země ho můžete pozorovat, i když nepřímo. Pokud se foton gama záření srazí s jádrem atomu v zemské atmosféře, vzniknou nové částice, které se pohybují rychleji, než je rychlost světla v daném prostředí (vzduchu).
Během toho vzniká takzvané Čerenkovovo záření. Má modrou barvu a je velmi slabé, ale pro velké dalekohledy je snadné ho pozorovat. Stejné záření mimochodem vzniká také v jaderných reaktorech a způsobuje namodralou barvu chladicí vody.
Čerenkovské dalekohledy byste našli i v České republice. Dva se nacházejí v Astronomickém ústavu AV ČR v Ondřejově nedaleko Prahy. Jinde ve světě najdeme až pět podobných dalekohledů pracujících současně.
Nyní ale vědci na dvou místech světa staví obří observatoř čítající desítky dalekohledů - CTAO. Zkratka je z Cherenkov Telescope Array Observatory, tedy pozorovací soustava Čerenkovských dalekohledů. Staví se na dvou místech planety.
To první je hned v sousedství největších „klasických“ dalekohledů na kanárském ostrově La Palma. V roce 2019 zde byl postaven prototyp velkého dalekohledu (LST-1), který už přináší první objevy. Ve výstavbě jsou nyní další tři stejné přístroje. Na jižní polokouli začala stavba observatoře oficiálně v prosinci. CTAO se bude nacházet v Chile na hoře Cerro Paranal.
Tři druhy teleskopů na lovu záblesků
Dalekohledy CTAO se budou skládat z malých (SST), středních (MST) a velkých (LST) Čerenkovských dalekohledů. Každá třída dalekohledů má za úkol pokrývat jiný energetický rozsah.
Záblesky Čerenkovova záření s nejvyšší energií jsou vzácné, ale jasné. Ideální jsou proto menší dalekohledy ve větším počtu, což zvyšuje šanci na jejich zachycení. Velké dalekohledy slouží k zachycení slabších, ale častějších záblesků s nižší energií. Střední dalekohledy pokrývají energie mezi nimi.
CTAO se zaměří i na výzkum kosmického záření. I když v tomto případě píšeme „záření“, tak jde o normální částice urychlené na obrovské rychlosti. CTAO bude zkoumat oblasti, ve kterých vznikají nové hvězdy a kosmické záření tam hraje důležitou roli.
Podívá se ale také na supermasivní černé díry v centrech galaxií. V jejich okolí jsou částice urychlovány téměř na rychlost světla. Gama záření pak vzniká v momentě, kdy toto kosmické záření narazí na jinou hmotu, magnetické pole nebo světlo.
Když vybuchne supernova
Další oblastí zájmu budou pozůstatky po výbuchu supernovy. Jedním z úkolů CTAO bude také výzkum gama záblesků, které vznikají při dramatických událostech, jako je výbuch supernovy nebo srážka neutronových hvězd.
Neutronové hvězdy mají průměr jen pár desítek kilometrů, ale hmotnost větší než Slunce! Jsou tedy extrémně husté. Pokud se dvě takové hvězdy srazí, uvolní se ohromná energie. V roce 2022 zachytil dalekohled LST-1 dokonce nejjasnější gama záblesk v historii.
Srážka neutronových hvězd:
1.Dvojice neutronových hvězd v binárním systému se k sobě spirálovitě přibližuje.
2. V posledních milisekundách se oba objekty spojí a vyprodukují gama záblesk, který trvá jen zlomek sekundy.
3. Malá část hmoty z obou neutronových hvězd je během splynutí vyvržena do okolí.
4. Po události zůstává hmotná neutronová hvězda nebo černá díra obklopená rozpínajícím se mračnem trosek. Kromě toho směrem ven proudí silný „vítr“ materiálu.
Spektrum světla:
Světlo se chová jako částice (foton), ale i jako vlnění. Existují i další druhy záření - některá mají delší vlny než viditelné světlo, jiná kratší. Delší vlny mají třeba rozhlasové vysílání nebo Wi-Fi (okolo 10 cm). Vlny viditelného světla jsou mnohem menší na tloušťku lidského vlasu by se jich vešlo 100 až 200.
Jakékoliv záření s ještě kratšími vlnami je pro člověka nebezpečné (ultrafialové, rentgenové). Nejkratší vlnovou délku má právě gama záření. Dalekohledy CTAO tak vlastně pozorují viditelné záření (vzniklé v atmosféře), aby skrze něj zkoumaly neviditelné gama záření z hlubin vesmíru.
