První světlo pro průzkumníka černých děr - velice výkonný interferometr GRAVITY

Úspěšné testy přístroje GRAVITY pro interferometr VLTI

Hlavním úkolem zařízení GRAVITY nově instalovaného na dalekohled ESO/VLT v Chile je detailní průzkum okolí černých děr. Během prvních pozorování se s pomocí tohoto přístroje podařilo úspěšně zkombinovat světlo zachycené všemi čtyřmi pomocnými dalekohledy systému VLT.

Členové rozsáhlého týmu evropských astronomů a inženýrů z Astrofyzikálního institutu Maxe Plancka v Garchingu, kteří zařízení GRAVITY navrhli a postavili, jsou z reálných schopností zařízení nadšení. Již během těchto testů se podařilo dosáhnout řady významných prvenství. GRAVITY se tak stal nejvýkonnějším přístrojem pro interferometr VLTI, jaký byl dosud instalován.

Zařízení GRAVITY kombinuje světelné paprsky získané více dalekohledy a s pomocí interferometrie (interferometry) tak vytvoří virtuální teleskop s rozlišením odpovídajícím průměru až 200 metrů. To astronomům umožňuje zkoumat mnohem jemnější detaily vzdálených kosmických objektů, než je možné s běžnými dalekohledy.

Čtěte také: Předčasně vyspělá černá díra, nový objev nabourává dnešní teorie

Od léta 2015 instaloval Frank Eisenhauer (MPE, Garching, Německo) s mezinárodním týmem kolegů celé nové zařízení do speciálně upravených tunelů na observatoři ESO/Paranal v Chile [1] vedoucích pod dalekohledem VLT (Very Large Telescope). Jedná se o první fázi ověřovacího provozu přístroje GRAVITY ve spojení s interferometrem VLTI (Very Large Telescope Interferometer). Nedávno se jim podařilo dosáhnout důležitého milníku: jejich zařízení bylo poprvé schopné zkombinovat světlo ze všech čtyř pomocných dalekohledů (Auxiliary Telescopes) systému VLT [2].

"Během testů zařízení GRAVITY bylo poprvé v historii interferometrických experimentů s viditelným světlem na dlouhé základně možné získat expozice o délce až několika minut, tedy 100krát delší než bylo dosud možné," vysvětluje Frank Eisenhauer. "Tím se díky GRAVITY otevírá možnost interferometrických pozorování mnohem slabších objektů a výrazně se posouvají dosud platné limity v citlivosti a přesnosti astronomie s vysokým úhlovým rozlišením."

Během prvních pozorování členové týmu zaměřili dalekohledy na skupinu jasných mladých hvězd Trapez (Trapezium Cluster), nacházející se v samotném srdci oblasti s probíhajícím vývojem hvězd známé jako Velká mlhovina v Orionu (M 42). Již na základě těchto testovacích dat se podařilo učinit první objev: jedna ze složek této skupiny je dvojhvězda [3].

Klíčem k tomuto úspěchu byla dostatečně dlouhá stabilizace virtuálního teleskopu s použitím světla referenční hvězdy, čímž bylo možné dosáhnout mnohem delší expozice pro zachycení slabšího objektu. A co je ještě důležitější, inženýrům se podařilo stabilizovat světelné paprsky ze všech čtyřech pomocných teleskopů najednou, což se dosud nikdy nepodařilo [3].

Přístroj GRAVITY je schopen měřit pozice astronomických objektů na té nejjemnější úrovni a také provádět interferometrické zobrazování a spektroskopii [4]. Pokud by na povrchu Měsíce stále budova, GRAVITY by byl schopen ji rozeznat. Zobrazování s takto vysokým rozlišením má celou řadu aplikací, ale hlavním cílem do budoucna je studium okolí černých děr.

GRAVITY se bude podrobněji zaměřovat na děje v extrémně silných gravitačních polích nedaleko horizontu událostí superhmotné černé díry v centru naší Galaxie. Tím se také vysvětluje název celého zařízení. Jedná se o oblast, která je dominantně ovládána zákony Einsteinovy obecné teorie relativity (general relativity).

Dále by přístroj měl být schopen pozorovat akreci hmoty a vznik jetů - tedy procesy, ke kterým dochází jednak v okolí nově vzniklých hvězd a také kolem superhmotných černých děr v centrech galaxií. Bude rovněž mimořádně užitečný při sledování pohybů složek dvojhvězd, exoplanet, disků kolem mladých hvězd a také při zobrazování povrchu jednotlivých hvězd.

Dosud proběhlo testování přístroje GRAVITY ve spojení se čtveřicí pomocných teleskopů se zrcadly o průměru 1,8 m. První pozorování se čtyřmi hlavními dalekohledy systému VLT s primárními zrcadly o průměru 8,2 m je naplánováno na konec roku 2016.

Konsorcium institucí, které se podílely na vývoji zařízení GRAVITY, vede Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (Garching, Německo). Dalšími partnery jsou:

• LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC Univ. Paris 06, Univ. Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité, Meudon, Francie
• Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Německo
• 1. Physikalisches Institut, University of Cologne, Cologne, Německo
• IPAG, Université Grenoble Alpes/CNRS, Grenoble, Francie
• Centro Multidisciplinar de Astrofísica, CENTRA (SIM), Lisbon and Oporto, Portugalsko
• ESO, Garching, Německo

Poznámky

[1] Tunely interferometru VLTI a prostor pro kombinaci svazků prošly nedávno zásadní rekonstrukcí, byly přizpůsobeny přístroji GRAVITY a připraveny na instalaci dalších budoucích zařízení.

[2] Přesnější by bylo označit tento krok jako 'první interferenční obrazce', jelikož tím nejdůležitějším milníkem bylo dosažení kombinace světla z různých dalekohledů - čili došlo ke skládání paprsků, vznikly interferenční obrazce a ty byly zaznamenány.

[3] Nově objevená dvojhvězda nese označení Theta1 Orionis F a pozorování bylo provedeno s pomocí nedaleké jasnější hvězdy Theta1 Orionis C, která byla použita jako referenční.

[4] GRAVITY umožňuje měřit pozice objektů v řádu desítek úhlových mikrovteřein (microarcseconds) a zobrazování s rozlišením 4 úhlové milivteřiny (milliarcsecond).

Další informace

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy, která v současnosti provozuje jedny z nejproduktivnějších pozemních astronomických observatoří světa. ESO podporuje celkem 16 zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a hostící stát Chile. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje Velmi velký dalekohled VLT a také dva další přehlídkové teleskopy - VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem na světě, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Paranalu v oblasti Cero Armazones staví ESO nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope), který se stane "největším okem hledícím do vesmíru".

Odkazy

• Informacce o přístroji GRAVITY na stránkách Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
• Snímky dalekohledu VLT

Kontakty

Viktor Votruba
národní kontakt
Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika
Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba
překlad
Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika
Email: jsrba@astrovm.cz

Markus Schoeller
ESO
Garching bei München, Germany
Email: mschoell@eso.org

Frank Eisenhauer
Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
Garching bei München, Germany
Email: eisenhau@mpe.mpg.de

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Další související články: