Gravitační čočky: Jak získat obrazy nejhlubšího vesmíru (2)

V předchozí části článku popisujeme, jak funguje gravitační čočkování a jak nám umožňuje vidět do extrémně vzdálených částí vesmíru. Gravitační mikročočkování prozradí také i velmi slabě zářící či úplně temné planety, hnědé, bílé, červené a jiné trpaslíky, neutronové hvězdy i černé díry. Právě díky mikročočkování – přesněji řečeno díky absenci jeho intenzivních projevů – tušíme, že nás neobklopuje moře neviditelných černých děr a že jsou tyto gravitační anomálie spíše vzácné. A to je pro život na Zemi jistě pozitivní zpráva.

ALMA a ohňostrůjné galaxie

Nejvýkonnější teleskopy gravitační čočky nejen hledají, ale také využívají unikátní příležitosti k pozorování, jež nám čočkující objekty nabízejí. Ve stejný jarní den roku 2013, kdy se konečně naplno rozjela Atakamská velká milimetrová anténnísoustava čili ALMA na chilské náhorní plošině Chajnantor v nadmořské výšce 5 km, vyšel v časopise Nature zajímavý článek. Týkal se pozorování masivních a velmi infračerveně zářících galaxií z raného vesmíru (anglicky Ultraluminous Infrared Galaxy neboli ULIRG), v nichž bouřily ohňostroje překotného zrodu nových hvězd. 

V takových ohňostrůjných galaxiích vznikaly hvězdy mnohosetkrát rychleji než dnes. Není úplně snadné je pozorovat v oblasti viditelného světla, protože je obvykle halí hustá oblaka prachu a plynu. Snazší je to v infračervené či právě v milimetrové oblasti elektromagnetického spektra, kde exceluje zmíněná ALMA. Vědci využili gravitační čočky a pozorovali galaxie, které dramaticky přiváděly na svět hvězdy před dvanácti miliardami let. Odhadli přitom, že dotyčné ohňostrůjné galaxie z mladičkého vesmíru září jako miliarda sluncí a gravitační čočkování je pro nás zvětšilo 22×. 

Gravitační gama čočka

Gravitační čočkování nefunguje pouze na viditelné světlo či rádiové vlny, ale na elektromagnetické záření všech vlnových délek. Letos v lednu vzbudila rozruch kosmická gama observatoř Fermi, když poprvé v historii změřila gravitační čočku v oblasti gama, tedy velice energetického záření. Důmyslně k tomu využila blazar B0218+357 v souhvězdí Trojúhelníku. Blazar je kvazar, jehož polární výtrysk šťastnou souhrou okolností směřuje přímo k Zemi, v tomto případě ze vzdálenosti 4,35 miliardy světelných let. Díky druhé šťastné náhodě leží mezi námi a zmíněným blazarem B0218+357 ve vzdálenosti čtyř miliard světelných roků spirální galaxie, která ho pro nás gravitačně čočkuje. 

Optické dalekohledy a radioteleskopy s jistým úsilím rozliší jednotlivé obrazy čočkovaného blazaru, žádný gama teleskop na světě, včetně Fermiho, to však zatím nedokáže. Tým dalekohledu Fermi proto důvtipně využil intenzivní záblesk blazaru v srpnu 2012, kdy se nakrátko stal nejjasnějším zdrojem gama záření mimo Mléčnou dráhu. Vědci při něm změřili zpoždění mezi čočkovanými obrazy blazaru, k němuž dochází, když se pozorovatel, blazar a čočkující galaxie nenacházejí přesně v přímce a záření jednotlivých obrazů blazaru letí vesmírem poněkud odlišnými cestami.

Budoucí okna do dávného vesmíru

Ne vždy však máme po ruce vhodnou gravitační čočku. Hubble, Fermi, Kepler, VLA, ALMA a další zázraky pozorovací technologie sice odvádějí skvělou práci, jenže jejich možnosti nejsou nekonečné. V blízké budoucnosti se k nim však připojí nové teleskopy, které nám zase o něco přiblíží nejvzdálenější hlubiny vesmíru. Právě teď se na stavbě celé řady takových průlomových zařízení intenzivně pracuje.

Půjde-li vše podle plánu, vydá se v roce 2018 do kosmu infračervený dalekohled James Webb. Ve spolupráci americké NASA, evropské ESA a kanadské CSA by měl nahradit a hlavně překonat dosluhující Hubbleův teleskop. V roce 2020 má pak na chilské observatoři Las Campanas začít pracovat monumentální Giant Magellan Telescope (GMT), celkem se sedmi zrcadly o průměru 8,4 m. Letos startuje i stavba na chilském Cerro Pachón, kde k fungujícím zařízením Gemini South a Southern Astrophysical Research Telescopes přibude Large Synoptic Survey Telescope (LSST), který zvládne nafotit celou dostupnou oblohu během několika nocí.

Extrémní zrcadla

Letos se ostatně s budováním ohromných teleskopů doslova roztrhl pytel. Evropská jižní observatoř (ESO) staví na chilském Cerro Armazones poblíž observatoře Paranal v nadmořské výšce 3 060 m svůj European Extremely Large Telescope (E-ELT). Od roku 2022 by měl zkoumat cizí planetární systémy, temnou hmotu, temnou energii a vůbec strukturu časoprostoru. Jeho primární zrcadlo o průměru 39,3 m se bude skládat celkem ze 798 šestiúhelníkových segmentů o rozměru 1,4 m. 

USA, Čína, Japonsko, Kanada, Indie a další země zase budují na vrcholu slavné havajské sopky Mauna Kea svůj Thirty Meter Telescope (TMT). Podle plánů má sice disponovat jen 30m zrcadlem ze 492 segmentů o velikosti 1,4 m, ale zase bude stát v nadmořské výšce 4 050 m. Od roku 2022 by měl lovit temnou energii, temnou hmotu, první hvězdy a galaxie vesmíru, exoplanety, ale také detailně zkoumat objekty Sluneční soustavy.