Denník N

Astronóm: Polárka nie je najjasnejšia, na pozorovanie oblohy stačia oči

RNDr. Juraj Tóth, PhD. (1975) pôsobí na Katedre astronómie, fyziky Zeme a meteorológie Fakulty matematiky, fyziky a informatiky UK v Bratislave. Venuje sa štúdiu dynamických a fyzikálnych aspektov malých telies Slnečnej sústavy, vývoju nových širokouhlých zobrazovacích astronomických systémov na pozorovanie meteorov a malých telies, charakteristike aktivity meteorických rojov a súvislosti s ich materskými telesami a vývoju asteroidov a komét do blízkozemskej oblasti a dynamických ciest prítoku meteoroidných telies na Zem. FOTO N - Vladimír Šimíček
RNDr. Juraj Tóth, PhD. (1975) pôsobí na Katedre astronómie, fyziky Zeme a meteorológie Fakulty matematiky, fyziky a informatiky UK v Bratislave. Venuje sa štúdiu dynamických a fyzikálnych aspektov malých telies Slnečnej sústavy, vývoju nových širokouhlých zobrazovacích astronomických systémov na pozorovanie meteorov a malých telies, charakteristike aktivity meteorických rojov a súvislosti s ich materskými telesami a vývoju asteroidov a komét do blízkozemskej oblasti a dynamických ciest prítoku meteoroidných telies na Zem. FOTO N – Vladimír Šimíček

Na pozorovanie oblohy je najjednoduchšie použiť naše oči – sú citlivé a obsiahnu veľké zorné pole. Už s menšími ďalekohľadmi sa dajú pozorovať niektoré hmloviny či guľové hviezdokopy, hovorí Juraj Tóth.

Rozmery vesmíru sú obrovské, vraví Juraj Tóth z Astronomického observatória Univerzity Komenského v Modre. „Ak by sme všetko zmenšili v rovnakom pomere, tak ak Slnko bude veľké ako lopta, potom najbližšia hviezda bude vzdialená 10-tisíc kilometrov, a medzitým prakticky prázdny priestor, sem-tam nejaké drobné teliesko, kométa a podobne,“ dodáva Tóth v rozhovore pre Denník N. 

Odkedy ľudia pozorujú oblohu a prečo?

Najstaršie doklady máme vďaka paleontologickému nálezu starej kosti, datujeme ju 28-tisíc rokov pred náš letopočet. Na kosti sú vyryté rekonštrukcie fáz Mesiaca.

Prvotná potreba pozorovať hviezdy vychádzala z nutnosti zorientovať sa v čase a priestore. Do určitej miery to bola nepraktická potreba – vychádzala z otázok typu: kto sme, kam ideme a odkiaľ pochádzame.

Neskôr sa na to nabalili aj mýtické predstavy, ktoré sú v ranných kultúrach často prítomné.

V starovekom Egypte mali pyramídy orientáciu určenú podľa hviezd. V tom čase nebola Polárka, ale iná hviezda zo súhvezdia Draka blízko severného pólu. Aj ona okolo neho opisovala malú kružnicu ako dnes Polárka. Určovaním priemetu tej hviezdy s kolmicou – dali si jednoduchú olovničku a cez priezor sledovali, kedy tá hviezda bude prechádzať, a v jednotlivých časových úsekoch, takzvaných desaťhviezdiach – vytyčovali smer pyramíd. Na vzdialenosti 230 metrov dokázali Egypťania dosiahnuť presnosť 15 cm od severojužného smeru. Je to úžasná presnosť.

V starovekých kultúrach panovala predstava, že to, čo sa deje na oblohe, súvisí s udalosťami na Zemi. Vidíme tu zárodky astrológie, ktorá má reálny základ – podľa toho, kde sa nebeské telesá, napríklad Slnko, nachádzajú, je na Zemi zima, jar, zbierame úrodu alebo pociťujeme nejaké klimatické javy. Potom sa to ďalej rozšírilo ad absurdum, že planéty riadia naše osudy. Ale základný vzťah medzi tým, čo sa dialo v prírode, a Slnkom, je reálne fyzikálny.

Predstavme si, že ma baví obloha, ale k dispozícii nemám také ďalekohľady ako vy. Ako môžem v takom prípade oblohu pozorovať?

Najjednoduchšou metódou je použiť detektor, ktorý je najdostupnejší, a to sú naše oči. Sú citlivé, a obsiahnu veľké zorné pole. Môžeme ich využiť obzvlášť pri sledovaní meteorov.

V rámci ľudových hvezdární existovali na Slovensku kedysi krúžky, kde sme sa takýmto pozorovaniam veľa venovali. Istým spôsobom sme boli veľmoc vo vizuálnom pozorovaní meteorov. Dnes to už ide troška do úzadia. Ale ešte stále sa kolegovia z hvezdární a planetárií VÚC obetavo venujú mladej generácii.

Očami sa pozorovali aj takzvané premenné hviezdy. Bez ďalekohľadu je to troška náročnejšie, len tie najjasnejšie, ktoré menia svoju jasnosť, sú vhodné na pozorovanie voľným okom. Niektoré premenné hviezdy menia fyzikálne svoj objem, a teda aj jasnosť. Z nich najznámejšou hviezdou tohto druhu je Mira (Ceti), ktorá bola objavená pred štyrmi storočiami.

Keď sa bavíme o ďalekohľadoch, tak aj s menšími z nich – či už ide o poľovnícky triéder, alebo malý astronomický ďalekohľad – sa dajú pozorovať hmloviny či guľové hviezdokopy – zhluky hviezd s počtom niekoľko stotisíc, ktoré vznikali pri vzniku našej galaxie, zhruba pred 10 miliardami rokov. Ide o pomerne nápadné objekty – napríklad v súhvezdí Herkulesa môžete aj s malými ďalekohľadmi vidieť malý hviezdny „obláčik“ alebo môžete  v súhvezdí Andromedy pozorovať galaxiu s označením M31 – ak panujú dobré podmienky a viete, kam sa oblohe na oblohe pozerať, uvidíte ju aj voľným okom. Pomôžu vám mapky alebo planetáriá v počítači, ktoré vás zorientujú. Detaily a štruktúry galaxie je vidieť až s väčšími prístrojmi.

I56A0287

Juraj Tóth ukazuje na dáta, ktoré v Astronomickom a geofyzikálnom observatóriu v Modre zbierajú. Foto N – Vladimír Šimíček

Súhvezdí rozlišujeme 88. Na ktoré by som mal ako začiatočník uprieť svoj zrak?

V zimnom období je najatraktívnejší asi Orion, ale teraz ho nie je vidieť, je na dennej oblohe. Momentálne je lepšie na pozorovanie súhvezdie Labuť, cez ktoré prechádza pás Mliečnej cesty. Zo súhvezdia Labute je v lete najvýraznejšou hviezdou Deneb. S ďalšou hviezdou Altair zo súhvezdia Orla a hviezdou Vega zo súhvezdia Lýra vytvára veľký nápadný trojuholník – aj cez tento objekt prechádza Mliečna cesta.

Dovolenkárom, ktorí by išli južnejšie k moru, by som odporučil pozorovať súhvezdie Strelec, kde sa nachádza stred našej galaxie. Je tam aj viacero jasných hviezd a hmlovín.

Existujú aplikácie, že ak namierite telefón na oblohu, dokážu vás zorientovať v súhvezdiach?

Áno, mobil, kde je gyroskop, vie, kam sa pozeráte. Je to úžasná pomôcka, lebo vďaka nej viete, či sa dívate na to alebo ono súhvezdie, alebo hmlovinku. Na zoznámenie sa s oblohou je to úžasné.

Koľko je hviezd a galaxií vo vesmíre?

V našej galaxii, čiže v rámci Mliečnej cesty je, odhadujeme, asi 200 miliárd hviezd. Myslíme si, že podobný je počet aj galaxií v pozorovateľnom vesmíre.

Je aj časť vesmíru, ktorú pozorovať nedokážeme, lebo svetlo nemalo čas k nám ešte doputovať.

Tie rozmery sú ohromné. Predstavte si ich napríklad takto – ak všetko zmenšíme v rovnakom pomere, tak ak Slnko bude veľké ako lopta, potom najbližšia hviezda bude vzdialená 10-tisíc kilometrov, a medzitým prakticky prázdny priestor, sem-tam nejaké drobné teliesko, kométa a podobne.

S naším ďalekohľadom vieme pozorovať veľmi vzdialené galaxie na úrovni niekoľkých miliárd svetelných rokov. Závisí od ich jasnosti, ďalekohľad má svoj limit. Na záberoch vidíme galaxie, ako vyzerali pred niekoľkými miliardami rokov – je to preto, lebo svetlo od nich k nám putuje dlho.

orion

Súhvezdie Orion. ZDROJ – Heavens-Above

Čo je to svetelný rok?

Je to dĺžková jednotka používana v astronómii. Vzdialenosť, ktorú prejde svetlo za rok. Je to okolo 9,5 bilióna kilometrov.

Musím pre svetelný smog opustiť mesto, ak chcem pozorovať oblohu?

Je vždy lepšie, ak je obloha tmavšia. Najideálnejšie podmienky na Slovensku máme na horách a vôbec najlepšie na východnom Slovensku, v Poloninách. Je tam vyhlásený takzvaný tmavý park nočnej oblohy, kde je málo rušivých vplyvov. Najnovší park tmavej oblohy vznikol nedávno vo Veľkej Fatre. Čo sa týka tmavosti oblohy, podmienky tam dosahujú porovnateľné hodnoty ako na špičkových observatóriách. Byť pod takouto tmavou oblohou s obrovským množstvom hviezd je neskutočný zážitok.

Astronómii sa však ľudia venujú aj v meste, hovoríme o takzvanej „urban astronomy“ (mestská astronómia).

Dá sa pozorovať aj kozmické smetie, čiže telesá vyrobené človekom, ktoré sa nachádzajú v blízkom okolí Zeme a neslúžia žiadnemu cieľu? 

V princípe áno, horšie je to už s identifikáciou. Človek môže niečo pozorovať, ale nemusí hneď vedieť, že ide o kozmické smetie.

Satelity sú väčšinou jasnejšie ako pohybujúce sa hviezdičky – to ľudia poznajú, satelitov je už dlhší čas dosť.

Viditeľné sú aj niektoré časti nosných rakiet. Samotná vesmírna stanica ISS je veľmi nápadný objekt, pretože je pomerne veľká. Existujú servery, napríklad Heavens-Above alebo iné, kde sa dá nájsť aj predpoveď na konkrétnu lokalitu, kedy ponad nás ISS putuje.

Je Polárka najjasnejšia hviezda?

Nie. Je to hviezda, dá sa povedať, priemerná, zhruba druhej magnitúdy. Sú aj oveľa jasnejšie hviezdy. Významná je tým, že na ňu mieri naša zemská os – do jej blízkosti, 0,8 stupňa od nej, sa nám premieta na oblohu naša pomyselná zemská os.

Niekedy sa Polárka zamieňa s Venušou. Tá sa označuje ako zornička pred východom Slnka alebo večernica. Venuša je relatívne blízko, je pomerne veľká, na oblohe je pomerne jasným objektom. Svojou jasnosťou prevyšuje aj tie najjasnejšie hviezdy. Vôbec najjasnejšou hviezdou je Sírius – nachádza sa v súhvezdí Veľký pes neďaleko Oriona. Lepšie viditeľná je v zimnom období.

Ako sa od seba líšia meteor, meteoroid a asteroid?

Máme tu takzvané trpasličie planéty a potom planéty, napríklad Mars alebo Zem, ktoré sú väčšie. Všetky telesá menšie, okrem mesiacov, ako tieto dve kategórie nazývame „malé telesá slnečnej sústavy“. Radíme k nim kométy, asteroidy a ich fragmenty. Tie nazývame meteoroidy – majú veľkosť od malých prachových čiastočiek až po 1 až 10 metrov.

Keď meteoroidná častica vniká do atmosféry, vyvolá svetelný jav, ktorý voláme meteor – ide o svetelný úkaz, nie je to teda teleso. Ak vesmírne teleso prežije prelet atmosférou, na Zem dopadne ako makroskopický kus kameňa, takzvaný meteorit.

Čo je to kométa?

Kométy sú malé telesá slnečnej sústavy, ktoré vznikali vo väčších vzdialenostiach ako asteroidy a obsahujú viac prchavejších látok, väčšinou vo forme zmrznutých ľadov. Kométy sú nápadné na oblohe svojou komou a chvostom, ktoré spôsobujú prchavé plyny, uvoľňujúce sa pri zahriatí, keď kométa preletí bližšie okolo Slnka.

Ide o primitívne telesá, ktoré neprešli fyzikálnou ani chemickou zmenou od obdobia vzniku slnečnej sústavy. Preto nám, spolu s asteroidmi, prinášajú informácie o jej prvopočiatkoch.

Pred pár rokmi preletela okolo kométy Wild 2 sonda Stardust a priniesla nám na Zem niekoľko prachových zrniečok.

Ide o jediný materiál z komét, ktorý sme dokázali dopraviť na Zem.

Stojíme v kupole pri obrovskom ďalekohľade na Astronomickom a geofyzikálnom observatóriu UK v Modre. Na čo ďalekohľad slúži?

Ďalekohľad je určený hlavne na nočné pozorovanie, hviezdnych alebo aj iných objektov. V súčasnosti ho využívame predovšetkým na pozorovanie asteroidov a komét, čiže malých telies slnečnej sústavy, či už ich dráh, alebo fyzikálnych vlastností.

Objavili sme s ním 160 nových asteroidov, z toho dva sú takzvané nebezpečné alebo blízkozemské asteroidy (NEO). Znamená to, že ich dráhy sú do vzdialenosti 0,3 astronomickej jednotky (AU), čo je zhruba tretina vzdialenosti medzi Zemou a Slnkom.

Akú plochu oblohy ďalekohľad pokrýva a ako ďaleko do vesmíru sa pozerá?

Zorné pole je približne veľké ako Mesiac, takže necelý polstupeň. Na oblohe je to relatívne malý fliačik, ktorý náš ďalekohľad dokáže jedným záberom pokryť, ale vo hvezdárni máme aj iné systémy, takzvané celooblohové. Nimi skúmame meteory.

Ďalekohľad má úzke, ale hlboké zorné pole. Ako ďaleko sme schopní sa pozerať, závisí od daných podmienok – pri objekte slnečnej sústavy záleží na jeho veľkosti alebo množstve odrazeného svetla od Slnka. Napríklad pri Plute vieme pozorovať objekty veľkosti stoviek kilometrov – ako tie najslabšie. Mimochodom, tento ďalekohľad bol jedným z mála prvých ďalekohľadov v Európe, ktorý potvrdzoval objav Pluta v roku 1930.

I56A0232

Ďalekohľad na Astronomickom a geofyzikálnom observatóriu UK v Modre. FOTO N – Vladimír Šimíček

Z čoho je ďalekohľad zložený?

V spodnej časti tubusu je parabolické zrkadlo, ktoré má veľkosť 60 centimetrov. V čase, keď sa ďalekohľad vyrábal, v 20. a 30. rokoch, išlo o zariadenie, ktoré patrilo k tým väčším.

V primárnom ohnisku, čiže na konci tubusu, vo vzdialenosti 3,3 metra je CCD kamera, ktorá sníma obraz zo zrkadla. Všetko je zvedené do pracovnej miestnosti, kde pozorovateľ vidí záber ďalekohľadu.

Ďalekohľad dokážeme natočiť na ľubovoľnú časť oblohy a vieme ním kompenzovať rotáciu našej Zeme, čo sa prejavuje zdanlivým pohybom hviezd alebo iných nebeských objektov po oblohe.

Obloha je rozdelená na severnú a južnú. My dokážeme pozorovať len tú severnú?

Sledujeme aj časť južnej. Keby sme boli úplne na severnom póle, tak vidíme len severnú oblohu. Tým, že sme na 48 stupňoch severnej zemepisnej šírky, vidíme aj časť južnej oblohy. Na rovníku je vidieť severná aj južná obloha.

I56A0230

Kupola ďalekohľadu na Astronomickom a geofyzikálnom observatóriu UK v Modre. FOTO N – Vladimír Šimíček

Čo je to systém AMOS, ktorý ste vyvinuli tu na Astronomickom a geofyzikálnom observatóriu UK v Modre?

Je to takzvaný celooblohový systém na skúmanie meteorov. V zariadení je objektív rybie oko. Za ním je zosilňovač jasu obrazu a potom optická sústava s kamerou. To všetko sa zmestí do polmetrového tubusu. AMOS dokáže sledovať celú oblohu, ale za tú cenu, že vidí iba hviezdy, ktoré sú viditeľné voľným okom, do piatej-šiestej magnitúdy. Nemá to taký hĺbkový dosah ako veľký ďalekohľad.

V budúcnosti plánujeme spustenie projektu, ktorý by prepojil AMOS s inými ďalekohľadmi. Šlo by o taký systém ďalekohľadov, ktorý by však pozoroval asteroidy, keď sú extrémne blízko – nie ešte v atmosfére, ale nie veľmi ďaleko od nás – vtedy sú veľmi rýchle. V súčasnosti žiaden systém na svete nevie takéto telesá systematicky objavovať. Tento ďalekohľad by mal širšie zorné pole ako 60-centimetrový ďalekohľad, ale skenoval by celú oblohu počas jednej noci. Lebo tieto telesá prídu a zase odídu, takže nám zatiaľ uchádzajú.

AMOS ste pred pár dňami slávnostne otvorili na observatóriu na Kanárskych ostrovoch.

Išlo iba o víkendovú akciu. Chvíľu predtým sme tam boli na expedícii, mali sme tam pozorovaný pád meteoritu, tak nás pozvali znovu.

Žiaľ, meteorit sme nenašli, hoci sme prehľadali celú spádovú oblasť. Mala 200 x 700 metrov vo vysokohorskom teréne 1900 metrov nad morom. Meteorit mal vypočítanú hmotnosť 40 gramov, čiže veľkosť 3 až 4 centimetre.

Pred piatimi rokmi pri Košiciach sme mali prípad, keď sme prehľadávali väčšiu plochu, až 5 x 3 kilometre, ale fragmentov meteoritu bolo vtedy viac, od malých po väčšie, až niekoľkokilogramové.

Meteority na Zemi sú zlomkami percent hmotnosti meteoroidov. Pri Košiciach bola vstupná hmotnosť telesa do atmosféry 3,5 tony. Najväčšie meteority, čo sme našli, mali 2 kilogramy.

I56A0314

Juraj Tóth pri systéme AMOS. FOTO N – Vladimír Šimíček

Ako využívame informácie, ktoré nám zariadenia, ako je to vaše, poskytujú?

Pozeráme sa na to z dvoch hľadísk – teoretického, keď zisťujeme, ako telesá vznikali a akými procesmi prechádzali. Objavujeme ich štruktúru a zloženie.

Potom je tu druhá, praktická stránka. Astronómovia napríklad zistili, že asteroidy majú limit v rýchlosti svojej rotácie. Kedysi sme si mysleli, že ide o kompaktné telesá, povedzme ako planéty. Ale pozorovaniami sme prišli na to, že pri istej rotácii sa odstredivým zrýchlením rozpadávajú. Prakticky neexistujú telesá, ktoré by rýchlo rotovali pri určitých rýchlostiach.

Ak by sme sa mali s takýmto rozdrobeným gravitačným agregátom (z angl. rubble pile) stretnúť, bol by problém rozbiť ho. Takéhoto scenára sme sa však držali v 90. rokoch. Mysleli sme si, že asteroid rozbijeme na menšie kusy, a tie sa lepšie zabrzdia v atmosfére a na Zemi nespravia takú škodu. Zistili sme však, že to nejde. Pretože tieto telesá majú nekompaktnú štruktúru a majú veľa prázdneho priestoru, fungujú podobne ako deformačné zóny na autách – veľká časť energie zrážky sa spotrebuje na preskupenie a deformáciu materiálu.

V prípade možného ohrozenia preto musíme postupovať inak. Do úvahy prichádza odklonenie asteroidu inštaláciou zariadenia, či už na jeho povrchu alebo obiehaním sondy v tesnej vzdialenosti, ktorá by ho postupne odklonila na inú dráhu. To musíme plánovať niekoľko rokov až desiatok rokov vopred.

Vyhynutie dinosaurov spôsobil zrejme dopad asteroidu na Zem pred 65 miliónmi rokov. Ako často dopadajú asteroidy, ktoré by mohli mať takéto devastačné účinky, na Zem?

Kilometrové a väčšie asteroidy by spôsobili globálnu katastrofu. Ak by dopadli na akékoľvek miesto na Zemi, sekundárne efekty – zaprášená atmosféra, neprepúšťanie slnečného žiarenia, globálny pokles teploty na mínus 40 až 50 stupňov Celsia na niekoľko mesiacov až rokov – by spôsobili veľký problém.

Kilometrové telesá sa so Zemou stretávajú raz za pol milióna rokov. Keď ideme do menších rozmerov, okolo 20 metrov, to bol napríklad Čeľabinský prípad (meteor „vybuchol“ nad ruským Čeľabinskom v roku 2013, pozn. red.), je to na úrovni desaťročí, prípadne niekoľko storočí. Napríklad v prípade Tunguskej udalosti zo začiatku 20. storočia išlo o 50-metrové teleso.

Sú asteroidy, ktoré vyvolávajú obavy, že sa zrazia so Zemou?

Na Zem to nemá v blízkej budúcnosti namierené žiaden z takmer 15-tisíc blízkozemských asteroidov, ktoré poznáme. Z nich viaceré sú kandidátmi na tesný prelet okolo Zeme. Jedným z nich je 300-metrový asteroid Apophis, ktorý by bol už vážnym problémom, ak by sa zrazil so Zemou. Ale jeho prelet v roku 2029 a 2035-7 bude tesne okolo Zeme, vieme, že nás určite minie. Bude síce bližšie, ako sú družice, ale prelet to bude bezpečný.

Potenciálne nebezpečné môžu byť možné návraty tohto telesa. Takýchto kandidátov na tesný prelet je niekoľko, ale v najbližších 100 rokoch nemá žiaden kolízny kurz. Ale 15 000 telies je len zlomok celej populácie, väčšinu telies nepoznáme.

Myslíte si, že sme vo vesmíre sami?

Občas pozorujeme objekty, ktoré neviem vysvetliť. Raz uvideli kolegovia pri večernom západe Slnka hmlistý obláčik, ktorý pripomínal anjela s krídlami. Pozerali na to a fotili to. Až neskôr sa dozvedeli, že išlo o vypúšťanie okysličovadla z rakety. Nad atmosférou to vytvorilo takýto útvar, od ktorého sa odrážalo slnečné žiarenie. To bolo len „chvíľkové UFO“.

Ale máme aj také útvary, ktoré si vysvetliť zatiaľ nevieme. Ak niečo nevieme identifikovať, musíme to hneď označiť za „neidentifikovateľný lietajúci objekt“.

S mimozemšťanmi je to otvorené. Zatiaľ však nemáme dôkazy ani o jednoduchej forme života inde ako na Zemi, nehovoriac o tej inteligentnej. Ale vylúčiť sa to úplne nedá.

Poletia ľudia na Mars?

Je to väčší problém, ako sme si mysleli – jednak fyziologický pre ľudí, jednak technologický –, ako tam tých ľudí dopraviť. Myslím si, že jednosmernú cestu si nemôže žiadna zo serióznych vesmírnych agentúr dovoliť. Lebo to je istá smrť – potom nejde o úspech, ak tam necháme ľudí zomrieť.

Cestovať tak dlho mimo magnetického obalu Zeme znamená, že dostanete vysoké dávky kozmického žiarenia. Ste tam v stave beztiaže, dochádza k fyziologickým zmenám.

Misia je veľmi dlhá – ľudia, ktorí by na Mars cestovali, by tam museli byť deväť mesiacov, možno rok, aby počkali na ďalšie štartovacie obdobie. Všetok materiál – vodu alebo palivo, napríklad vodík – by tam buď museli dopraviť, alebo ho získať z lokálnych zdrojov.

Je to veľmi náročný projekt, v najbližších niekoľko desaťročiach to nevidím reálne. Pristátie na asteroide, išlo by však skôr iba o dotyk, vyzerá preto viac reálne. To by sme mohli mať do desiatich rokov.

Rozhovory

Teraz najčítanejšie