Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics) Číslo 42 – vyšlo 20. října, ročník 3 (2005) © Copyright Aldebaran Group for Astrophysics Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno. ISSN: 1214-1674, Email: bulletin@aldebaran.cz

42/2005

Infračervená observatoř Herschel

Václav Andrš

Evropská kosmická agentura ESAESA – European Space Agency, Evropská kosmická agentura. ESA spojuje úsilí 18 evropských zemí na poli kosmického výzkumu. Centrální sídlo je v Paříži, pobočky jsou v mnoha členských zemích. ESA byla založena v roce 1964 jako přímý následovník organizací ESRO a ELDO. Nejznámější nosnou raketou využívanou ESA je Ariane. Česká republika vstoupila do ESA v listopadu 2008. ve spolupráci s americkou NASA připravuje vypuštění zatím největší infračervené observatoře v dějinách. Observatoř je pojmenována podle britského astronoma Williama Herschela, který v roce 1800 objevil infračervenou část spektra.

Ariane – nosná raketa využívaná Evropskou kosmickou agenturou. Její název pochází z francouszkého přepisu jména mytologické postavy Ariadne. Nosič byl vyvíjen od 70. let dvacátého století. První úspěšný start Ariane 1 proběhl v roce 1979. Dnes je k dispozici nosič Ariane 5G+ s výškou 52 metrů, průměrem 5,4 metru, celkovou hmotností 745 tun a užitečným nákladem 6 tun. Rakety startují ze základny Kourou ve Francouzské Guajaně. Klepnutím na obrázek rakety spustíte klip ze startu rakety Ariane 5 (avi, 2 MB). William Herschel (1738-1822) – vynikající anglický astronom, který zkonstruoval ve své době největší zrcadlový dalekohled na světě. V roce 1781 objevil planetu Uran, v roce 1787 nalezl Uranovy měsíce Oberon a Titan. Byl mimořádně pečlivý pozorovatel a na základě jeho pozorování byl vybudován katalog NGC (New General Catalog of Nebulae and Clusters of Stars). Objevil infračervené záření ve spektru (pomocí zvýšení teploty na teploměru, na který dopadaly neviditelné paprsky z této oblasti spektra). Zjistil, že krystaly mohou stáčet rovinu polarizace světla.

O observatoři

Infračervená observatoř Herschel bude vůbec největší observatoří vypuštěnou v roce 2007. Bude vybavená 3,5 metrovým zrcadlovým dalekohledem a přístroji chlazenými na teplotu blízkou k absolutní nule. Herschel bude pozorovat oblohu ve vlnových délkách, které nebyly nikdy před tím prozkoumané. Po čtyřměsíční cestě ze Země bude observatoř umístěna do Lagrangeova boduLagrangeovy body – pět bodů v sousedství dvou obíhajících hmotných těles, ve kterých je gravitační a odstředivá síla vyrovnána. Polohu těchto bodů poprvé vypočítal italsko-francouzský matematik Joseph-Louis Lagrange. Velmi výhodné je například umístění sond určených k pozorování vzdáleného vesmíru do Lagrangeova bodu L2 soustavy Země-Slunce, který je vzdálený od Země 1 500 000 km ve směru od Slunce (WMAP, Planck, Herschel). Naopak, do bodu L1 soustavy Země-Slunce se umísťují sondy určené pro monitorování Slunce (například SOHO). Lagrangeův bod L3 soustavy Země-Slunce leží opačné straně Slunce, nepatrně dále, než je oběžná dráha Země. Body L4 a L5 neleží na spojnici obou těles, ale tvoří s nimi rovnostranné trojúhelníky. L2 soustavy Země-Slunce, kde je plánována tříletá mise.

Lagrangeovy body soustavy Země-Slunce

Observatoř Herschel je čtvrtou velkou misí Evropské kosmické agentury. Její původní název byl FIRST (Far Infrared and Sub-millimetre Telescope), později byla mise přejmenována na Herschel Space Observatory. Bude vykonávat zobrazovací fotometrii a spektroskopii v oboru vlnových délek 60÷670 μm.

Observatoř Herschel bude vypuštěna společně se sondou Planck nosnou raketou Ariane 5Ariane – nosná raketa využívaná Evropskou kosmickou agenturou. Její název pochází z francouzského přepisu jména mytologické postavy Ariadne. Nosič byl vyvíjen od 70. let dvacátého století. První úspěšný start Ariane 1 proběhl v roce 1979. Poslední využívaná varianta je nosič Ariane 5 ECA s výškou 59 metrů, průměrem 5,4 metru, celkovou hmotností 770 tun a užitečným nákladem 10 tun. Tento nosič vynesl na orbitu například dalekohled Jamese Webba. Poslední start rakety proběhl 6. července 2023. Připravuje se další verze rakety, Ariane 6. Starty probíhají z kos­mod­ro­mu Guyanského kosmického centra v blízkosti Kourou ve Francouzské Guyaně.. Po umístění do Lagrangeova boduLagrangeovy body – pět bodů v sousedství dvou obíhajících hmotných těles, ve kterých je gravitační a odstředivá síla vyrovnána. Polohu těchto bodů poprvé vypočítal italsko-francouzský matematik Joseph-Louis Lagrange. Velmi výhodné je například umístění sond určených k pozorování vzdáleného vesmíru do Lagrangeova bodu L2 soustavy Země-Slunce, který je vzdálený od Země 1 500 000 km ve směru od Slunce (WMAP, Planck, Herschel). Naopak, do bodu L1 soustavy Země-Slunce se umísťují sondy určené pro monitorování Slunce (například SOHO). Lagrangeův bod L3 soustavy Země-Slunce leží opačné straně Slunce, nepatrně dále, než je oběžná dráha Země. Body L4 a L5 neleží na spojnici obou těles, ale tvoří s nimi rovnostranné trojúhelníky. L2 soustavy Země-Slunce převezme řízení Evropské vesmírné středisko pro řízení provozu (ESOC) v Darmstadtu, které bude komunikovat s kosmickým plavidlem přes pozemní stanici umístěnou v blízkosti Perthu v Austrálii.

Vybavení sondy

Observatoř Herschel je přibližně 7,5 metrů vysoká a má 4×4 metry v celkovém příčném řezu. Hmotnost při startu je 3,3 tuny. Kosmická loď se skládá z obslužného modulu se systémy pro úpravu výkonu, řízení polohy, zpracování dat a komunikace a z modulu s užitečným nákladem, který obsahuje dalekohled, citlivé detekční jednotky a chladicí zařízení. Modul s užitečným nákladem je vybavený také slunečním štítem, který chrání dalekohled a kryostat před slunečním zářením a  náhodným světlem. Sluneční štít nese sluneční články pro výrobu elektrické energie.

Sonda Herschel na propagačním plakátku Evropské kosmické agentury.

Dalekohled a přístroje

Dalekohled observatoře Herschel je systému CassegrainCassegrainův dalekohled – zrcadlový dalekohled s vrtaným primárním zrcadlem a s vydutým sekundárním zrcadlem před primárním ohniskem. Světelný svazek se odráží od sekundárního zrcadla a vrací se pak v ose dalekohledu otvorem v primárním parabolickém zrcadle do okuláru. Výhoda tohoto typu spočívá v tom, že má podstatně delší ohniskovou vzdálenost a umožňuje tak větší rozlišení. Systém navrhl téměř neznámý francouzský sochař a vědec Sieur Cassegrain v roce 1672. s primárním zrcadlem o průměru 3,5 metru. Sonda má tři základní detekční přístroje vyrobené v NASA, které budou umístěny uvnitř nádoby s kapalným héliem: HIFI (Heterodyne Instrument for the Far Infrared) – záznějový spektrometr s velmi velkým rozlišením pro vzdálený infračervený obor, PACS (Photodetector Array Camera and Spectrometer) – zobrazovací pole fotometrů a mřížkovitý spektrometr se středním rozlišením a SPIRE (Spectral and Photometric Imaging Receiver) – zobrazovací fotometr a frekvenční analyzátor.

Spektrometr HIFI.

Pole fotometrů s mřížkovým spektrometrem PACS.

Zobrazovací spektrometr a frekvenční analyzátor SPIRE.

Epilog

Observatoř Herschel bude určena zejména pro pozorování chladného vesmíru. Vědci předpokládají, že Herschel přispěje k pochopení nejrannějších vývojových fází galaxií, tzv. protogalaxií, bude pozorovat rodící se hvězdy a planetární systémy spolu se zárodečnými mlhovinami a detailně studovat nechladnější zákoutí našeho vesmíru. Jedním z cílů je také pozorování infračerveného záření látky v těsném sousedství černých děr.

Velká galaxie v Andromedě v optickém (nalevo) a v infračerveném oboru (napravo).

Odkazy