EVROPSKÉ OBSERVATOŘE ČESKÉ VĚDĚ

Josip Kleczek

17.9.2002

• ESO (European Southern Observatory)

• ENO (European Northern Observatory)

Sjednocování států do Evropské unie znamená důležitý pokrok v historii našeho kontinentu. Vede také k nebývalému rozvoji vědy, včetně výzkumu vesmíru. Centrální instituce poskytují pozorovací a pracovní možnosti vědcům nejen z členských států EU, ale i pracovníkům z jiných zemí. Pracují v nich i astronomové z českých ústavů.

Výzkum je soustředěn do tří oblastí:

• Jižní evropská observatoř (ESO - European Southern Observatory) v Chile: La Silla, Paranal a ALMA.
• Severní evropská observatoř (ENO - European Northern Observatory) na Kanárských ostrovech: Observatorio del Teide na ostrově Tenerife a Observatorio del Roque de los Muchachos na severu ostrova La Palma.
• Výzkum z družic a kosmických sond je soustředěn v Evropské kosmické agentuře (ESA - European Space Agency).

Základním přístrojem astronomie zůstává nadále dalekohled (teleskop), který má trojí funkci:

• Zachytit co nejvíce světla z pozorovaného objektu. Proto jsou sběrné plochy objektivu velké. Na objektiv dalekohledu dopadá z hvězdy (či planety, mlhoviny, galaxie) tok světla (nebo jiného záření). U moderních velkých dalekohledů se jako objektiv užívá vesměs vyduté zrcadlo, které odráží paprsky do ohniska. Tam se tvoří obraz pozorovaného objektu. Průměr zrcadel velkých dalekohledů dosahují až deseti metrů. Dovolují pozorovat objekty, z nichž k nám přichází miliardkrát méně světla než z nejslabší hvězdy kterou vidíme pouhým okem. Proto mohou pozorovat vznikající galaxie a kvazary vzdálené deset miliard světelných roků. To je několik tisíckrát dále než dohlédne naše neozbrojené oko. Nejvzdálenějším viditelným objektem je Velká galaxie v souhvězdí Andromedy, jen dva a půl milionu světelných roků vzdálená.
• Důležitou funkcí dalekohledu je rozlišit jemné detaily pozorovaného kosmického objektu (např. planety) Naše oko rozliší dva body vzdálené jednu úhlovou minutu, což je třicetina průměru Měsíce. Moderní dalekohledy (umístěné na družici) rozliší setiny úhlové vteřiny a propojená soustava osmi rádiových dalekohledů (tzv. VLBI = rádiový interferometr na velmi dlouhé základně) dosáhne rozlišení tisíciny úhlové sekundy. Lze tedy rozlišit podrobnosti mnoho tisíckrát menší než naše oko.
• Světlo, základní přinášeč informací o vesmíru, představuje pouze jednu oktávu elektromagnetického záření. Pro pozorování všech druhů záření z vesmíru - od gama až po velmi dlouhé rádiové vlny - je třeba zhotovit specielní dalekohledy a umístit je nad zemskou atmosféru. Zemská atmosféra totiž propouští (naštěstí pro život) k povrchu jen některé druhy záření. Proto astronomové umísťují své družicové dalekohledy nad atmosféru, do výšek přes dvěstě kilometrů (např. GRO - gamma ray observatory, Chandra observatory pro rentgenové záření , UIT - Ultraviolet imaging telescope, Hubblův dalekohled pro ultrafialové, viditelné a infračervené záření, ISO -Infrared Space observatory pro infračervené záření až po 0,1 mm atd).

Pětimetrový dalekohled na Mt. Palomaru v jižní Kalifornii a šestimetrový dalekoled v Zelenčukské na Kavkaze byly ještě před čtvrt stoletím vrcholem pozorovací techniky - ve světle. Dnes pozorují dva desetimetrové Keckovy dalekohledy Na Mauna Kea v Havajském souostroví. Gran Telescopio de Canarias Evropské severní observatoře na ostrově La Palma zahájí za nedlouho pozorování dalekohledem o průměru zrcadla 10,4 metry.

A čtyři osmimetrové dalekohledy označené jako VLT (Very Large Telescope) na Jižní evropské observatoři (ESO) mohou při vhodném propojení pozorovat jako dalekohled o průměru 16 metrů. Takové mohutné a při tom velice přesné dalekohledy by si žádný stát v Evropě sám o sobě dovolit nemohl. Připravuje se 100 metrový optický dalekohled OWL.

ESO (European Southern Observatory)

Evropská jižní observatoř je mezivládní evropská organizace pro výzkum vesmíru. Má dvě hlavní pracoviště:

1. Starší na hoře La Silla v čilských Andách, 600 km na sever od hlavního města Santiago de Chile.

Byla založena Evropskou komisí v r. 1962 pro pozorování jižní oblohy. Na observatoři pracuje řada optických dalekohledů , z nichž největší má průměr 3,6 m a švédský 15ti metrový submilimetrový dalekohled SEST. Nejdokonalejší světovou technikou je vybaven NTT (New Technology Telescope), jehož průměr je 3,5 m. Na La Silla pozorují i naši astronomové.

2.Novější VLT (Very Large Telescope - Velmi velký dalekohled) byl vybudován na hoře(=Cero) Paranal, 130 km na jih od města Antofagasta. Cero Paranal je 2635 m vysoká hora, asi 120 km na jih od města Antofagasta a 12 km na východ od pobřeží Tichého oceánu. Je uprostřed pouště Atacama, na nejsušším místě na světě. Do roka má 350 jasných nocí s velmi klidným obrazem. Atmosféra je průhledná pro infračervené záření vzhledem k velmi nízké vlhkosti.

VLT je soustava čtyř velkých nejmodernějších optických teleskopů o průměru hlavních zrcadel 8,2 m a několika pomocných teleskopů o průměru 1,8 m, které lze podle potřeby na kolejnicích přesunovat. . Světlo z dalekohledů lze propojit a vytvořit tak optický interferometr VLTI (VLT Interferometer). Základnu interferometru lze zvětšit až na 200 m, čímž se dosáhne úhlového rozlišení tisícin vteřiny.

Svou jedinečnou rozlišovací schopností a největší plochou zachycující světelný tok ze slabých zdrojů, je VLT podstatným článkem evropského kosmického výzkumu. Obrazy získané na VLT jsou velmi ostré a vzhledem k velké ploše systému lze snímat nejvzdálenější oblasti vesmíru. Čtyři hlavní pevné dalekohledy mají astronomické názvy převzaté z jazyka domorodců Mapuche: Antu (Slunce), Kueyen (Měsíc), Melipal (Jižní kříž) a Jepun ( Venuše). Pomocí adaptivni optiky VLT podstatně redukuje vliv atmosféry, takže dosahuje rozlišeni srovnatelné s tim, které má Hubbleův dalekohled.

Důležitou roli má ESO v účasti (se Severní Amerikou) na největším přístroji na světě pro pozorování vesmíru na submilimetrových a milimetrových vlnách (přesně 0,3 mm až 4,3 mmčili 900 GHz až 70 GHz). Přístroj se nazývá ALMA, což je zkratka pro Atacama Large Millimeter Array (Velký systém dalekohledů v poušti Atacama pro pozorování na milimetrových vlnách). Je to systém 64 teleskopů (o průměru reflektorů 12 m), které jsou uspořádány na ploše o rozměrech 10 km. Suchá a vysoko položená (5000 m) náhorní rovina považovaná za nejvhodnější místo pro taková pozorování se nazývá Chajnantor. Všechny dalekohledy budou propojeny do centrálního počítače. Jejich sběrná plocha bude 7 250 m2. Budou sledovat současně týž objekt na obloze na submilimetrových a milimetrových vlnových délkách.. Rozlišovací schopnost systému ALMA určují nejvzdálenější dalekohledy (10 km) a je několik tisícin úhlové vteřiny. ALMA bude nejvýše položená observatoř a největší observatoř vůbec pro submilimetrovou a milimetrovou astronomii.

Činnost ESO je řízena ústředím v Garchingu blízko Mnichova. Letos ESO slaví 40 let své existence. V současné době probíhají v ESO intenzivní přípravy dalekohledu budoucí generace, který se nazývá Extrémně velký dalekohled (ELT - Extremely Large Telescope) nebo též OWL (OverWhelmingly Large, owl znamená "sova" - pták s bystrým zrakem). Jeho zrcadlo je 100 metrů a je složeno z mnoha sektorů, opatřených adaptivní optikou. Bude možno jím pozorovat oblohu ve všech směrech, a to nejen ve světle, ale i v infračerveném záření. Rozlišovací schopnost OWL je kolem tisíciny úhlové vteřiny. Podstatná je též citlivost, neboť pro svou obrovskou sběrnou plochu bude moci pozorovat objekty šest bilionů krát slabší než je nejslabší hvězda viditelná pouhým okem (odborně řečeno: objekty s mezní vizuální magnitudou m_v = 38). Prvá pozorování by měla být zahájena v r. 2012. Připravovaný OWL bude na dlouho největším optickým dalekohledem na celém světě. Jeho pracovní model znázorňuje animace (za kterou děkujeme ESO).

ENO (European Northern Observatory) - Evropská severní observatoř

Dvě velká seskupení dalekohledů a na Kanárských ostrovech Tenerife a La Palma. Celkem tam má své přístroje přibližně 60 astronomických ústavů z 19 zemí. Na Tenerife jsou přístroje umístěny na úbočí sopky Teide (Observatorio del Teide). Správní středisko je v Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) v městě La Laguna. Sluneční přístroje ENO jsou v rámci mezinárodnich programů využívány také českými astronomy. Na Observatorio de Teide byla zahájena výstavba slunečního dalekohledu GREGOR o průměru zrcadla 1.5 metru. Tohoto projektu se účastní také Astronomický Ústav AV ČR.

Na ostrově La Palma jsou přístroje rozmístěny na severním okraji kaldery (2 400 m nad mořem) vyhaslé sopky, který se nazývá Skála chlapců (Roque de los Muchachos - čteme "roke de los mučáčos"). Podrobné dlouhodobé ověřování pozorovacích podmínek ukázalo, že Roque de los Muchachos je jedno z nejvýhodnějších míst pro astronomická pozorování a stavbu dalekohledů. Tam je také umístěn největší evropský dalekohled (Gran Telescopio de Canarias - GTC) o průměru 10 metrů, který bude pozorovat od příštího roku. Na Observatorio del Roque de los Muchachos byl letos dokončen Nový švédský sluneční teleskop (NSST). Je to čočkový dalekohled (=refraktor) o průměru jednoduchého objektivu 1 metr. Na snímku NSST je horní část slunečního dalekohledu, tzv. heliostat.Tento dalekohled je schopen na povrchu Slunce rozlišit útvary o rozměru pouhých 100 km. Pro srovnání uveďme, že v rozlišení útvarů na povrchu Slunce o rozměru 1 000 km (v našich podmínkách) považujeme za velmi dobré.

Správní středisko pro Observatorio del Roque de los Muchachos (ORM) se připravuje ve společném Centru pro astrofyziku na ostrově La Palma. Místo je chráněno zákonem před jakýmkoliv znečištěním.

Pozorovací čas na obou částech Evropské severní observatoře (tj. na přístrojích Obserfatorio del Teide i Observatorio del Roque de los Muchachos je přidělován evropským astronomům pod dohledem Evropské komise EU.

Evropská jižní observatoř (ESO) i Evropská severní observatoř (ENO) jsou pozemské mezivládní instituce. Výzkum vesmíru z družic má starosti ESA (European Space Agency -- Evropská kosmická agentura). Je to mezivládní organizace, která podporuje a koordinuje kosmický výzkum členských států (Belgie, Dánsko, Francie, Holandsko, Irsko, Itálie, Německo, Norsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švycarsko, Velká Británie) . Vznikla v květnu r. 1975 spojením ESRO (European Space Research Organization) a ELDO (European Launcher Development Organization). Její ratifikace proběhla v v říjnu 1980.

Ústředí ESA je v Paříži. V Noordwijku (Holandsko) je ESTEC (The European Space Research and Technology Centre), kde se projektují a testují družice. V Darmstadtu (Německo) je ESOC (The European Space Operations Centre), které kontroluje síť stanic pro příjem dat, řídí činnost družic, získává a zpracovává data. ESRIN (European Space Research Institute) v italském Frascati získává a zpracovává data z družic dálkového průzkumu.

ESA provádí kosmický výzkum v gama-záření, v rentgenovém, ultrafialovém záření, ve světle, v infračerveném a milimetrovém záření. Některé její programy jsou zaměřeny na dálkový průzkum Země. Na některých projektech spolupracuje s NASA, např. Hubbleův dalekohled, Mezinárodní kosmická stanice (ISS), ALMA, aj.

V následujícím stručném přehledu jsou uvedeny nejdůležitější Evropské družice a kosmické sondy, které pozorují, skončily svůj úkol nebo jsou připravovány. Pod názvem družice je uveden předmět jejího výzkumu. Odkazy z následující tabulky směřují na stránky ESA.

Výzkum sluneční soustavy	Pozorování Vesmíru	Fyzikální výzkumy
POZORUJÍ Ulysses polarní oblasti Slunce   SOHO Slunce   Huygens Titan,   Cluster sluneční vítr	XMM-Newton Rentgenové zdroje   Hubble světelný a infračervený Vesmír
VE VÝVOJI SMART-1 nové technologie   Rosetta kometa Wirtanen   Mars Express voda na Marsu   Solar Orbiter Slunce z blízka   BepiColombo Merkur	INTEGRAL gama zdroje   COROT terestrické planety   Planck struktura Vesmíru   Herschel Vznik galaxií a hvězd   Eddington obyvatelné planety   SMART-2 technologie pro LISA   NGST nejvzdálenější Vesmír   Gaia kosmická astrometrie	SMART-2 technologie pro LISA   LISA detekce gravitač ních vln
	Darwin hledání planet podobných Zemi   XEUS následovník XMM-Newtona
UKONČILY FUNKCI Giotto Halleyova kometa	COS-B gama zdroje   Exosat Rentgenové zdroje   IUE ultrafialové zdroje   Hipparcos Přesné polohy hvězd   ISO infračervené zdroje

Autor děkuje ESO, ENO a Instituto de Astrofísica de Canárias za laskavé poskytnutí snímků a povolení publikovat animaci OWL.