Mikrovlnná observatoř Planck je primárně určena pro výzkum reliktního záření. Na výsledky harmonické analýzy fluktuací reliktního záření si ale budeme muset ještě nějaký čas počkat. Po roce a půl činnosti sondy Planck je ale k dispozici řada jiných významných souborů dat a objevů, ze kterých je patrné, že sonda Planck je klenotem současné mikrovlnné astronomie. V druhé části tohoto přehledu se seznámíme s katalogem kompaktních mikrovlnných objektů, s objevy velmi vzdálených galaktických kup a s novými pohledy na naší Galaxii – Mléčnou dráhu.
|
ESA – European Space Agency, Evropská kosmická agentura. ESA spojuje úsilí 18 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. Česká republika vstoupila do ESA v listopadu 2008. Ariane – 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. Dnes je k dispozici nosič Ariane 5 ECA s výškou 59 metrů, průměrem 5,4 metru, celkovou hmotností 770 tun a užitečným nákladem 10 tun. Rakety startují ze základny Kourou ve Francouzské Guianě. Planck – mikrovlnná observatoř ESA, která byla vynesna do vesmíru 14. května 2009. Je určena k výzkumu fluktuací reliktního záření a monitorování Vesmíru v mikrovlnné oblasti. Má úhlovou rozlišovací schopnost 5′ a teplotní citlivost 2 μK při frekvenčním pásmu 30÷857 GHz. Je pojmenována podle významného kvantového fyzika Maxe Plancka. Umístěna je v Lagrangeově bodě L2 soustavy Země-Slunce. Sunjajevův-Zeldovičův jev – výsledek vzájemného ovlivnění vysoce energetických elektronů s fotony reliktního záření prostřednictvím inverzního Comptonova rozptylu. Nízkoenergetické mikrovlnné fotony reliktního záření získávají energii při průletu horkým mezigalaktickým plynem v kupě a tuto změnu lze rozpoznat ve spektru. |
Katalog kompaktních objektů (CSC)
Dne 11. ledna, roku 11 v 11 hodin byl symbolicky předán odborné i laické veřejnosti předběžný katalog kompaktních objektů pozorovaných sondou Planck v mikrovlnné oblasti (30 až 857 GHz). Katalog je založen na pozorování sondy v období mezi 13. srpnem 2009 až 6. červnem 2010 (tedy dominantně na první přehlídce) a čítá 15 000 objektů jak z naší Mléčné dráhy, tak z míst mimo naši Galaxii. Jde o předběžný katalog s označením ERCSC (Early Release Compact Source Catalogue), s finální verzí katalogu pod elegantnějším názvem CSC (Compact Source Catalogue) se počítá až v roce 2013. Již z předběžné verze je ale zjevné, že jde o mimořádný počin. Pokud bude některé pracoviště chtít v budoucnosti najít vhodný objekt pro pozorovací program v mikrovlnné oblasti, nepochybně bude hledat vhodné kandidáty na výzkum právě v unikátním katalogu CSC. Předběžná verze katalogu je dostupná na internetové stránce www.rssd.esa.int/Planck, ze které si můžete spustit JAVA aplikaci určenou pro práci s katalogem. Pokud se nechcete zdržovat úvodními stránkami, spusťte si rovnou přístupovou aplikaci na adrese http://pla.esac.esa.int/pla/pla.jnlp. Na úvodní obrazovce si můžete vybrat buď jednu z devíti frekvencí, na kterých probíhalo měření, nebo jen chladná galaktická jádra či kupy galaxií objevené na základě Sunjajevova-Zeldovičova jevu. Dále zadáte rozsah souřadnic, ve kterých Vás objekty zajímají a katalog vypíše seznam všech nalezených objektů. Zatrhnete si ty, které Vás zajímají a získáte o nich dostupné informace, pořízené fotografie a jejich polohu na interaktivní mapě. Prostředí je intuitivní a uživatelsky velmi příjemné.
Obr. 1. Uživatelské rozhraní předběžného CSC katalogu.
Obr. 2. Předběžný CSC katalog, kompaktní objekty v naší Galaxii.
Obr. 3. Předběžný CSC katalog, mimogalaktické kompaktní objekty. Nejjasnějším objektem (vpravo dole) je Velké Magellanovo mračno. V oblasti roviny Galaxie nebylo možné mimogalaktické objekty detekovat.
Důležitým počinem je samotné vytvoření katalogu, který umožňuje statistické zpracování údajů o mikrovlnných kvazarech, blazarech, galaxiích a dalších objektech. Některé zdroje jsou plošné, u některých nedokážeme zatím rozlišit žádné detaily a hovoříme o nich jako o bodových zdrojích. Část mikrovlnných zdrojů známe již z minulosti z katalogu infračervené družice IRAS. V blízkých galaxiích byl nalezen chladný rotující prach, jehož teplota nepřesáhne 10 K. Ve Velkém Magellanově mračnu byla detekována dokonce dvě ramena. Vnitřní rameno je teplé a bylo objeveno již Spitzerovým vesmírným dalekohledem. Vnější rameno (objevené Planckem) je chladné, snad složené z prachu.
Sunjajevovy-Zeldovičovy objekty
Fotony reliktního záření putují Vesmírem a postupně chladnou. Někdy se ale na své cestě mohou potkat s horkým prostředím nějaké kupy galaxií a interagovat s horkými elektrony, jejichž energie je několik kiloelektronvoltů. Energie samotných fotonů je přitom jen několik desetin milielektronvoltů. Při takové interakci dojde k inverznímu Comptonovu rozptylu fotonů na elektronech a k jejich ohřevu. Na mapě reliktního záření se ve směru kupy objeví oblast s nepatrně vyšší teplotou reliktního záření. Jev poprvé předpověděli v roce 1972 Sunjajev a Zeldovič.
Sunjajevův-Zeldovičův jev lze využít k vyhledávání velmi vzdálených kup galaxií. Najdeme-li v reliktním záření charakteristickou oblast s nepatrně zvýšenou teplotou, je možné, že jde o důsledek průchodu fotonů horkým prostředím kupy. Jak to ale nezávisle ověřit? Samotné horké elektrony v kupě září v rentgenovém oboru. Pokud doplníme pozorování z Plancku pozorováním v rentgenovém oboru a nalezneme strukturu stejného tvaru, je vyhráno. V rentgenovém oboru září horké elektrony kupy a v mikrovlnném oboru fotony reliktního záření, které se o tyto elektrony ohřály. Metoda byla nejprve vyzkoušena na známé kupě galaxií ve Vlasech Bereniky a teprve poté aplikována na objevování nových kup galaxií.
Obr. 5. Testování metody na známé Kupě ve Vlasech Bereniky. Na levém horním obrázku je podezřelá teplejší skvrna v reliktním záření, čáry představují místa konstantní intenzity (isofoty). Na pravém snímku je tatáž oblast vyfotografovaná rentgenovou observatoří ROSAT, do které jsou překopírovány isofoty z levého obrázku. Koincidence záření horkých elektronů (napravo) a teplejší skvrny v reliktním záření (nalevo) je zjevná. Na spodních snímcích je tatáž situace doplněná o vizuální obraz jednotlivých členů kupy z digitální přehlídky oblohy DSS.
Dne 15. září 2010 byla touto metodou objevena první nová nadkupa galaxií. V tuto chvíli je známo 189 SZ objektů (ohřátých skvrn v reliktním záření), 169 z nich koresponduje se známými kupami galaxií, 20 objektů jsou nové kupy galaxií objevené sondou Planck. Z těchto 20 objektů bylo 12 potvrzeno nezávislým rentgenovým snímkem (11 z XMM-Newton ) a 8 objektů čeká na potvrzení. Všech 189 nalezených objektů tvoří tzv. předběžný katalog Sunjajevovývh-Zeldovičových objektů. Má zkratku ESZ (Early SZ) a je podmnožinou katalogu kompaktních objektů CSC (http://pla.esac.esa.int/pla/pla.jnlp). Není bez zajímavosti, že z charakteru skvrny je možné zjistit, zda se ohřála od tepelného pohybu elektronů nebo od jejich uspořádaného proudění.
Obr. 6. Předběžný katalog SZ objektů má v době vyjití bulletinu 189 objektů.
Nové pohledy na Mléčnou dráhu
Planck umožňuje také mikrovlnné snímání objektů Mléčné dráhy. Jde zejména o oblasti studeného prachu, prachoplynné oblasti, mlhoviny a molekulární mračna. Lidské oko není citlivé na mikrovlnnou oblast, a tak se pořízené snímky obarví do falešných barev. Pokud jde o jeden jediný snímek na konkrétní frekvenci, barvy kódují pouze intenzitu signálu. Jinou možností je využít tři snímky daného objektu v různých frekvencích, nejnižší frekvenci obarvit červeně, prostřední zeleně a nejvyšší modře a poté z těchto tří snínků složit jeden jediný snímek, který připomíná barevné snímky z optického oboru. Existují ale i jiné způsoby barevného kódování snímků.
Obr. 7. Prach v Mléčné dráze. Jde o snímek vysokofrekvenčním přístrojem HFI na frekvenci 857 GHz. Jednotlivé barvy znamenají intenzitu signálu (modrá nulovou, tmavě červená maximální). Temný pruh leží v rovině Mléčné dráhy, jde o chladný prach. Snímek má úhlový rozměr cca 55°. Dobře patrné jsou filamentární struktury, které prach vytváří.
Obr. 8. Hvězdná porodnice v souhvězdí Persea o velikosti 30×30°. Snímek je v nepravých barvách a vznikl složením tří snímků z devíti pořízených Planckem. Snímku na frekvenci 30 GHz byla přiřazena červená barva, snímku na 353 GHz zelená a na 857 GHz modrá. Obarvené snímky, ze kterých vznikla výsledná kompozice jsou v horní řadě.
Dokončení příště
Zdroje:
