Hmotné hvězdy v závěrečných fázích vývoje explodují a vyvrhují do svého okolí vysokými rychlostmi plyn žhavý miliony stupňů. Černé díry nenasytně požírají plyn, prach a někdy dokonce celé hvězdy, které se dostanou do jejich blízkosti. Aktivní jádra galaxií obsahují obří černé díry vyvrhující do okolí látku ve výtryscích viditelných z celého vesmíru. Svědectvím o těchto procesech je tvrdé rentgenové záření, které bylo doposud skryto našim přístrojům. To by měl změnit americký projekt družice NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array).
|
NASA – National Aeronautics and Space Administration, americký Národní úřad pro letectví a kosmonautiku, založen byl v roce 1958. Jde o instituci zodpovědnou za kosmický program USA a dlouhodobý civilní i vojenský výzkum vesmíru. K nejznámějším projektům patří mise Apollo, která v roce 1969 vyvrcholila přistáním člověka na Měsíci, mise Pioneer, Voyager, Mars Global Surveyor a dlouhá řada dalších. ESA – European Space Agency, Evropská kosmická agentura. ESA spojuje úsilí 15 evropských zemí na poli kosmického výzkumu. Centrální sídlo je v Paříži, pobočky v mnoha členských zemích. ESA byla založena v roce 1973 jako přímý následovník organizací ESRO a ELDO. Nejznámější nosnou raketou využívanou ESA je Ariane. Chandra – družicová observatoř NASA zkoumající vesmír v rentgenovém oboru. Byla vypuštěna v roce 1999. Na palubě observatoře je rentgenový dalekohled o průměru 1,2 m a ohniskové délce 10,05 m, tvořený čtyřmi soubory souosých paraboloidněhyperboloidních zrcadel o délce 0,85 m, se zorným polem o průměru 1,0° a s rozlišením 0,5”. XMM-Newton – X ray Multi Mirror, rentgenový dalekohled na oběžné dráze (Evropská rentgenová observatoř). Jeho hlavní součástí jsou tři systémy soustředných pozlacených zrcadel o celkové ploše 120 m2. Evropská kosmická agentura (ESA) vypustila do vesmíru observatoř XMM-Newton 10. prosince 1999 z paluby rakety Ariane 5. |
 |
| NuSTAR tvoří tři souosé dalekohledy a detektor. Rameno mezi oběma částmi je vysouvatelné a na oběžné dráze bude mít délku deset metrů. Zdroj: NASA |
 |
| NuStar s vysunutým ramenem a panely slunečních baterií. Umělecká vize NASA |
Mise astronomické družice, která poprvé v historii otevře oblohu pro podrobné studium rentgenového záření, navazuje na americkou observatoř Chandra a evropskou observatoř XMM-Newton. Konstrukce těchto dalekohledů umožňovala sledování měkkého rentgenového záření až do energie 10 keV. Observatoř NuStar připravovaná NASA umožní vidět vesmír v energiích od 6 keV do 80 keV. Navíc má NuSTAR více než 500 násobnou citlivost oproti předchůdcům a rentgenový obraz je možné velmi dobře zaostřit pomocí soustavy 130 do sebe vnořených skleněných válců. Právě zaostření rentgenových paprsků je technologicky mimořádně obtížné. Senzory detektorů budou pečlivě testovány v dubnu 2008 při balónovém experimentu.
Projekt NuSTAR byl započat již v roce 2003, v roce 2006 ho ale NASA pozastavila kvůli přetrvávajícím problémům s financováním. V září 2007 byl projekt opět obnoven a v jeho přípravě se intenzivně pokračuje. NuSTAR je součástí programu NASA Explorer Program, který má zajišťovat umisťování malých a středních družic na oběžné dráze Země s co možná nejnižšími náklady. V kalendáři událostí NASA pro nadcházející léta spadá NuSTAR mezi rok 2009, kdy bude vypuštěna infračervená družice WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer), a rok 2013, na který se plánuje start nového kosmického dalekohledu JWST (James Webb Space Telescope).
| Cíle mise |
1. Výzkum černých děr všech hmotností. Černé díry nasávající velké množství hmoty z okolí svítí velice intenzivně v rentgenové části spektra a tento signál se dokáže dostat z center galaxií díky penetračním schopnostem tvrdého rentgenového záření. Tvrdé rentgenové záření má tendenci procházet plyny a prachem galaxií o mnoho lépe než měkké rentgenové záření, proto bude NuSTAR mnohem účinnější při vyhledávání černých děr než jeho předchůdci. Observatoř NuSTAR má ideální předpoklady pro zjištění rozdělení černých děr ve vesmíru na všech škálách. Bude také sledovat výtrysky urychlených částic z černých děr, zejména z aktivních jader galaxií.
 |
| Aktivní jádro galaxie s typickým výtryskem, umělecká vize. Zdroj: Aurore Simonnet, Sonoma State University |
2. Produkce prvků v rázových vlnách supernov. Dalším cílem bude sledování zbytků mladých supernov, které září v RTG oboru. Tyto zbytky stále vysílají signály, které mohou objasnit vznik těžkých prvků v rázových vlnách supernov. NuSTAR bude pozorovat radioaktivní zbytky titanu a vápníku, které se v takových oblastech běžně vyskytují, vytvářet mapy radioaktivní látky a pozorování porovnávat s počítačovými modely.
3. Sledování RTG záblesků. Poslední částí programu je sledování RTG záblesků nejrůznější povahy, například RTG záblesků z aktivních jader galaxií. Na tomto vědeckém úkolu by observatoř NuSTAR měla spolupracovat s připravovanou gama observatoří GLAST.
| Závěr |
Na projektu NuSTAR se podílí řada významných institucí. Uveďme alespoň UCSC (University College Santa Cruz), Caltech (California Institute of Technology), NASA JPL, Columbia University, SLAC (Stanford Linear Accelerator), LLNL (Lawrence Livermore National Laboratory, Sonoma State University, Danish Space Research Institute a General Dynamics. Lze okečávat, že NuSTAR se stane nejvýznamnější rentgenovou observatoří budoucnosti.
 |
| Aktivní jádro galaxie s černou dírou a akrečním diskem zahalenými hustou slupkou plynu a prachu, která neumožní pozorování v optickém oboru. Jde o ideální objekt pro pozorování observatoří NuStar, která v tvrdém RTG oboru uvidí nejbližší okolí černé díry. Zdroj: Vize NASA.Zdroj: Vize NASA. |
AGN – Active Galactic Nuclei, aktivní jádra galaxií. Tato jádra produkují netepelné pulzní UV a RTG záření, v centru sídlí velmi hmotná černá díra obklopená akrečním diskem (n ~ 1016 cm-3, T ~ 105 K, B ~ 0,2 T). Přepojení silokřivek magnetického pole je doprovázeno ohřevem elektronů až na 109 K a rentgenovým či gama zábleskem.
Černá díra – zkolabovaný objekt, ze kterého nemůže uniknout ani světlo. Část z nich vzniká kolapsem hvězdy v závěrečných fázích vývoje, jiné, obří černé díry, sídlí v centrech galaxií. Rotující černé díry kolem sebe vytvářejí akreční disky látky a v ose rotace výtrysky vysoce urychlených částic. Paradoxně akreční disky i výtrysky vznikající v bezprostředním okolí černé díry velmi intenzivně vyzařují.
Elektronvolt – jednotka energie. Jde o energii, kterou získá elektron urychlením v potenciálovém rozdílu jeden volt, 1 eV = 1,6×10-19 J. V jaderné fyzice se používají spíše větší násobky této jednotky, kiloelektronvolt keV (103 eV), megaelektronvolt MeV (106 eV), gigaelektronvolt GeV (109 eV) nebo teraelektronvolt TeV (1012 eV). V těchto jednotkách se také vyjadřuje hmotnost (E=mc2) a teplota (E=kT).
JWST (James Webb Space Telescope) – James Webbův kosmický dalekohled, následovník HST připravovaný kosmickými agenturami NASA a ESA, který má být v roce 2013 umístěn do Lagrangeova bodu L2 soustavy Země-Slunce. Plánované rozměry zrcadla jsou 6,5 m, půjde o segmentované zrcadlo.
Supernova – rozmetání podstatné části hvězdy, při kterém vznikne extrémně jasný objekt. Jeho svítivost posléze klesá v průběhu týdnů či měsíců. K tomuto konci vedou dvě možné cesty: buďto se jedná o velmi hmotnou hvězdu, která ve svém jádře vyčerpala zásoby paliva a začala se hroutit pod silou své vlastní gravitace na neutronovou hvězdu, nebo o bílého trpaslíka, který nahromadil materiál od svého hvězdného průvodce, dosáhl Chandrasekharovy meze a prodělal objemovou termonukleární explozi.
GLAST – Gamma-ray Large Area Space Telescope, kosmický dalekohled pro obor gama, v roce 2008 by se měl stát následovníkem slavné gama observatoře Compton. Projekt USA. Citlivost 0,01÷0,1 TeV.
