Sonda měří miliardy hvězd, její data převrátí poznání vesmíru

Měření vzdáleností vesmírných těles bylo dlouho velkým problémem. Jedinou solidní metodou byla trigonometrická, používaná například v kartografii. Vzdálenosti se při ní vypočítávají pomocí trojúhelníků, u kterých je nutné znát základnu (v kilometrech nebo v případě vesmíru v astronomických jednotkách). Zbývající dvě strany trojúhelníků si lze dopočítat podle úhlů.

Změřit strom trojúhelníkem

„Je to podobné jako u řeky, když chcete změřit, jak daleko stojí strom na protějším břehu. Vezmete si stometrové pásmo, natáhnete ho podél svého břehu, postavíte se na určité místo a podíváte se, kam se strom promítá na obzor. Potom se postavíte na jiné místo a zase si změříte, kam se promítne strom na obzoru. Dva úhly vám společně se základnou určí, jak je měřený strom daleko,“ vysvětluje trigonometrickou metodu používanou i v astronomii astrofyzik Jiří Grygar.

Vesmírný metr

Trigonometrické měření ve vesmíru kupodivu není o mnoho složitější než měření na Zemi. Nezbytné je ovšem přesné určení úhlů, což je možné od 19. století díky velkým čočkovým dalekohledům. „Umožnily určovat trigonometrické vzdálenosti až do 30 světelných roků od Země, což ale není moc, je tam jen pár hvězd, několik hnědých trpaslíků a to je všechno,“ dodal Jiří Grygar.

Dodejme, že jeden světelný rok je 9,5 bilionu kilometrů… 30 světelných roků se nám tak může zdát nepředstavitelně mnoho, jenže na vesmírné poměry je to jen kapka v moři. Vesmír je obrovský. Jen naše Galaxie, do které patří všechny hvězdy na obloze, má průměr 100 tisíc světelných let. Víme to díky dalším výpočetním metodám.

Co se stalo před miliardami roků

Ve vesmíru pozorujeme věci, které se odehrávaly před miliardami roků. Na to je zapotřebí mít opravdu „dobrý metr“. Předchůdkyní aktuální družice GAIA byl v polovině roku 1989 vypuštěný satelit Hipparcos, pojmenovaný jako akronym slov High Precision Parallax Collecting Satellite a na připomínku starověkého astronoma Hipparcha. Stejně jako v případě sondy GAIA jde o projekt Evropské kosmické agentury (ESA).

Data zjištěná satelitem Hipparcos posloužila k sestavení Millennium Star Atlas mapujícímu více než milion hvězd. Teď ale přichází GAIA a hvězdný atlas se díky ní slušně rozroste o mnoho a mnoho nových stránek. Družice GAIA totiž prodlužuje svou pozornost až do centra Mléčné dráhy.

Plánovaná je na pět let výzkumu, zatím máme za sebou dva roky, už teď ale s pozoruhodnými výsledky. „Koncem dubna jí byly změřeny miliardy hvězd, přičemž asi u 1,3 miliard máme přesné vzdálenosti, to je opravdu neskutečná věc,“ komentuje úspěch Jiří Grygar.

Data zjištěná družicí GAIA jsou veřejně přístupná všem astronomům, kteří mají šanci je dále zpracovat. Od dubna na tom pracuje podle Jiřího Grygara přibližně 500 lidí na celém světě a někteří z nich už publikují první údaje. „Jde o velký převrat, který ovlivní celou astrofyziku a astronomii od Sluneční soustavy až po nejhlubší vesmír,“ zdůrazňuje český astrofyzik.

Naše Galaxie ve 3D

Družice GAIA je schopna měřit trojrozměrné souřadnice v Galaxii, výsledkem jejího měření bude obrázek trojrozměrného vesmíru. Navíc umí měřit rychlosti pohybu hvězd.

Hvězdy obíhají kolem Mléčné dráhy rychlostí odpovídající vzdálenosti od jejího centra, od černé veledíry. Podobně se pohybuje i Slunce. Jde o standardní oběžnou rychlost zhruba 230 km za sekundu, přičemž její intenzita se mění podle toho, jestli je hvězda blíže nebo dále od centra Galaxie.

Pak existuje ještě „náhodná“ rychlost. Každá hvězda je individuum a dělá si trochu, co chce. Individuální rychlosti se pohybují od 10 km/s do přibližně 500 km/s náhodným směrem.

„Jedním ze zajímavých výsledků je, že rychlé hvězdy spěchají jinam, než si myslíme. Jsou to celé proudy hvězd. Ty, které vznikly zároveň, jdou stejným směrem. Můžeme zjišťovat, jak staré hvězdy jsou v různých částech naší Galaxie, kam směřují a které z nich se možná přiblíží ke Slunci. Máme takové kino pozpátku, ve kterém vidíme, jak se vesmír vyvíjel v čase,“ dodává Jiří Grygar.

Řeky hvězd a tuláci v mezigalaktickém prostoru

Proudy stovek hvězd se podobají pozemským řekám. Nejzajímavější jsou přitom velice rychlé hvězdy, pohybující se kolem 500 km/s. „Utíkají z galaxie, postupně se stávají intergalaktickými nomády. Jakmile se jimi jednou stanou, už jimi zůstanou, budou bludnými Holanďany, které si žádná galaxie zpátky nechytí,“ vysvětluje astrofyzik.

GAIA měří všechno, co se v Galaxii hýbe. Tedy nejen hvězdy, ale i planetky. Přitom platí, že čím více se zaměřený objekt hýbe, tím přesnější data o něm může získat. Družice už shromáždila data o zhruba 15 000 planetkách, které jsou 100krát přesnější, než ta, která jsme měli dosud. Můžeme díky nim zjistit, které planetky patří do jedné rodiny, kdy která vznikla, kdy se rozprášila a tak dál.

I planetky se mohou stát nomády, podobně jako hvězdy. Občas je planetka vychýlena z dráhy a srazí se s planetou. Nebo je gravitačními silami vypuzena ze Sluneční soustavy úplně pryč. Ostatně loni jsme takovou cizí planetku, která prolétala naší Sluneční soustavou, objevili.

Evropská astronomická observatoř GAIA o hmotnosti 2030 kg byla vypuštěna 19. 12. 2013 pomocí ruské rakety Sojuz. Měření provádí z oběžné dráhy kolem Lagrangeova libračního bodu L2, který se nachází ve vzdálenosti přibližně 1,5 milionu kilometrů od Země.

Tento i ostatní záznamy pořadu Meteor najdete v našem Archivu pořadů.