Aldebaran bulletin

Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie.
Vydavatel: AGA & Štefánikova hvězdárna v Praze
Číslo 9 (vyšlo 16. března, ročník 16 (2018)
© Copyright Aldebaran Group for Astrophysics
Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno.
ISSN: 1214-1674,
Email: bulletin@aldebaran.cz

Hledej

Dark Energy Survey po pěti letech

Petr Kulhánek

O dosud největším projektu mapování oblohy s názvem Dark Energy Survey (Přehlídka temné energie) jsme podrobně referovali v Aldebaran bulletinu 25/2014. Shrňme si některé základní údaje: Projekt využívá k mapování vzdálených galaxií čtyřmetrový dalekohled Victora Blanca na observatoři Cerro Tololo v chilských Andách. Na dalekohled byla namontována speciální CCDCCD – Charge Coupled Device, zařízení s nábojovou vazbou, umožňuje převést paralelní analogový signál (elektrický náboj kumulovaný v potenciálových jámách) na sériový signál, daný časovou posloupností proudových pulzů úměrných kumulovanému náboji. Při serializaci paralelní informace CCD funguje jako posuvný registr, který umožňuje postupné posouvání náboje změnou potenciálového profilu řízenou hodinovým signálem. (Přesun náboje si lze přestavit podobně jako řetěz lidí předávajících si při požáru na povel různě naplněná vědra s vodou. S každým povelem se konkrétní vědro posune o krok blíže k požáru. Časový průběh proudu vody vylitého do ohně odráží prostorové rozložení objemů vody ve vědrech.) Potenciálové jámy mohou být umístěny vedle sebe pouze v jediné řadě (lineární CCD) nebo ve více řadách (plošné CCD). Nejznámějšími CCD jsou fotoelektrické snímače, kdy se rozložení náboje vytváří vnitřním fotoefektem. Mohou však sloužit i jako paměťové prvky (například jako odkládací paměť pro výše zmíněné fotoelektrické snímače). V zobrazovacích zařízeních jsou nejmenší rozměry jednoho CCD pixelu 9×9 mikrometrů a plošné senzory jsou tvořeny maticí velkou až 5120×5120 pixelů. Chlazené CCD senzory pracují se šumem odpovídajícím 4 až 7 elektronům. (Údaje z roku 2008.) kamera DeCam (DES Camera) obsahující 62 CCD snímačů s rozlišením 2048×4096 pixelů a 12 CCD snímačů s rozlišením 2048×2048 pixelů. Celkově má tedy kamera přibližně 570 milionů pixelů. Projekt byl plánován jako pětiletý od roku 2013 do roku 2018 a jeho hlavním cílem je zjištění dynamiky vesmíru na největších škálách, což by mělo přispět k rozšíření našich znalostí o temné energiiTemná energie – entita zodpovědná za zrychlenou expanzi Vesmíru, která byla objevena na konci roku 1998 (Saul Perlmutter, Adam Riess). Temná energie tvoří 69 % hmoty a energie ve Vesmíru. Hustota temné energie je velmi málo proměnná v čase i v prostoru, pokud vůbec. Nejnadějnějším kandidátem na temnou energii je energie vakua.. Každý rok se pozoruje 105 nocí v období od srpna či září do února. Zbytek času je věnován zpracování dat a úpravám přístrojů. Měří se nejen červené posuvy mateřských galaxií supernov typu IaSupernova typu Ia – závěrečné vývojové stádium těsné dvojhvězdy. Tvoří-li dvojhvězdu bílý trpaslík a obr (veleobr) nebo hvězda hlavní posloupnosti, může docházet k přenosu látky na bílého trpaslíka, který tak zvětšuje svoji hmotnost. Po překročení Chandrasekharovy meze (1,4 MS) se bílý trpaslík zhroutí do neutronové hvězdy, dojde k explozivnímu termonukleárnímu hoření C a O na 56Ni v celém objemu trpaslíka a uvolněná potenciální energie se projeví jako supernova typu Ia. Množství energie je vždy zhruba stejné, takže z relativní pozorované jasnosti lze vypočítat vzdálenost příslušné supernovy. Přesnější hodnoty se pak určí z tvaru světelné křivky (z průběhu nárůstu a poklesu jasnosti). Supernovu typu Ia lze identifikovat podle tvaru jejího spektra, ve kterém chybí čáry vodíku a jsou přítomné čáry křemíku., ale i červené posuvy dalších galaxií. Během první etapy pozorovací kampaně, která začala 31. srpna 2013 a skončila 9. února 2014, byly pořízeny snímky mnoha milionů galaxií a stovek supernov z oblasti zhruba 2 000 čtverečních stupňů oblohy. Nejinak tomu bylo i v dalších etapách. V současnosti (2018) je nasnímáno 400 milionů galaxií z oblasti o rozměru 5000 čtverečních stupňů, což žádný jiný projekt nedokázal. Na projektu se podílí 400 vědců z 25 institucí ze Spojených států, Velké Británie, Brazílie, Německa, Švýcarska a Austrálie.

Kopule čtyřmetrového dalekohledu Victora Blanka
Čtyřmetrový dalekohled Victora Blanka

Dalekohled Victora Blanca na observatoři Cerro Tololo v chilských Andách.
Průměr zrcadla je 4 metry. Zdroj: Reidar Hahn/Fermilab.

Temná energie – entita zodpovědná za zrychlenou expanzi Vesmíru, která byla objevena na konci roku 1998 (Saul Perlmutter, Adam Riess). Temná energie tvoří 69 % hmoty a energie ve Vesmíru. Hustota temné energie je velmi málo proměnná v čase i v prostoru, pokud vůbec. Nejnadějnějším kandidátem na temnou energii je energie vakua.

Galaxie – kompaktní seskupení hvězd, hvězdných asociací, otevřených a kulových hvězdokup, mezihvězdné látky a temné hmoty. Galaxie se liší svou strukturou (spirální, eliptické, nepravidelné,…), vyzařovaným výkonem (neaktivní, aktivní, rádiové, Seyfertovy,…) a zejména svojí hmotností. Hmotnost je udávána v miliardách až stovkách miliard hmotností Slunce. Galaxie jsou obvykle součástmi vyšších celků, jako jsou kupy, nadkupy, vlákna a stěny.

CCD – Charge Coupled Device, zařízení s nábojovou vazbou, umožňuje převést paralelní analogový signál (elektrický náboj kumulovaný v potenciálových jámách) na sériový signál, daný časovou posloupností proudových pulzů úměrných kumulovanému náboji. Při serializaci paralelní informace CCD funguje jako posuvný registr, který umožňuje postupné posouvání náboje změnou potenciálového profilu řízenou hodinovým signálem. (Přesun náboje si lze přestavit podobně jako řetěz lidí předávajících si při požáru na povel různě naplněná vědra s vodou. S každým povelem se konkrétní vědro posune o krok blíže k požáru. Časový průběh proudu vody vylitého do ohně odráží prostorové rozložení objemů vody ve vědrech.) Potenciálové jámy mohou být umístěny vedle sebe pouze v jediné řadě (lineární CCD) nebo ve více řadách (plošné CCD). Nejznámějšími CCD jsou fotoelektrické snímače, kdy se rozložení náboje vytváří vnitřním fotoefektem. Mohou však sloužit i jako paměťové prvky (například jako odkládací paměť pro výše zmíněné fotoelektrické snímače). V zobrazovacích zařízeních jsou nejmenší rozměry jednoho CCD pixelu 9×9 mikrometrů a plošné senzory jsou tvořeny maticí velkou až 5120×5120 pixelů. Chlazené CCD senzory pracují se šumem odpovídajícím 4 až 7 elektronům. (Údaje z roku 2008.)

Projekt po pěti letech

K největším výsledkům projektu samozřejmě patří obrovský katalog 400 milionů galaxií, který bude využíván po mnoho let jako solidní referenční zdroj při zkoumání zrychlené expanze vesmíru, které by mělo být způsobené temnou energií, o níž toho zatím víme jen velmi málo. Tak obrovský soubor ale umožní i pořizování prostorových map na velkých škálách včetně dynamiky jednotlivých galaxií. Projekt s sebou přinesl ale i zcela nečekané objevy z jiných oblastí a některá náhodná pozorování, k nimž například patří průlet komety Lovejoy v prosinci 2014 přes zorné pole dalekohledu.

Kometa Loveljoy zachycená v prosinci 2014

Kometa Lovejoy vyfotografovaná při průletu zorným polem přehlídky DES
v prosinci 2014. Zdroj: DES/Fermilab.

V srpnu 2016 byl pořízen záznam bezkonkurenčně nejvzdálenější pozorované supernovy. K její explozi došlo před 10,5 miliardami let ve směru souhvězdí Pece. Supernova získala označení DES16C2nm. V datech ji nalezl kolektiv vědců ze Southamptonské univerzity. Její extrémní vzdálenost potvrdila následující pozorování Velmi velkým dalekohledem, dalekohledem Magellan (oba v Chille) a Keckovým dalekohledem na Havaji. Nejde jen tak o obyčejnou supernovu, patří k velmi vzácným supernovám s extrémní svítivostí, které se označují SLSN (SuperLuminous SuperNovae). Při jejich explozi se uvolní větší množství energie, než vyprodukuje Slunce za celý svůj život a jsou stotisíckrát jasnější než běžné supernovy. Informace o tomto závažném objevu, jak už to bývá v poslední době zvykem, vyšla se značným zpožděním. Prestižní časopis Astrophysical Journal ji publikoval v únoru 2018.

Nejvzdálenější nalezená supernova DES16C2nm,

Nejvzdálenější nalezená supernova DES16C2nm, která patří k extrémně svítivým objektům označovaným jako SLSN. Signál ze supernovy k nám letěl 10,5 miliardy roků. Zdroj: Southampton University.

Druhý velmi zajímavý objev se týká hvězd z naší Galaxie, které jsou na snímcích také zastoupeny. Bylo objeveno celkem jedenáct hvězdných toků, které jsou pozůstatkem pohlcování malých trpasličích galaxií naší Mléčnou dráhou a jejich následným rozcupováním. Ne vždy musí jít o celou galaxii, některé toky mohou být způsobeny rozcupováním velkých hvězdokup gravitačním působením Mléčné dráhy. Sledování objevených toků může napomoci mapovat temnou hmotu v místech, kudy hvězdy v toku plují, takže i tato „lokální“ pozorování mohou napomoci řešit palčivé kosmologické otázky současnosti.

CCD matice DeCam na dalekohledu Victora Blanca

Fotografie CCD kamery DeCam umístěné v ohnisku dalekohledu Victora Blanca,
která je uirčená pro projekt DES. Zdroj: DES/Fermilab..

Odkazy

Valid HTML 5 Valid CSS!

Aldebaran Homepage