Bude ISON sólokaprem dekády? (část 2 – pozorování)

Bude ISON sólokaprem dekády? (část 2 – pozorování)

1. listopadu 2013

V předchozí části článku jsme se jak podívali na komety obecně, tak jsme se pokusili i zhruba načrtnout průlet ISONu periheliem s přibližným časovým nástinem. V této části se podívejme blíže na samotný průběh pozorování, především na konkrétní přístroje, jejichž pomocí se budou astronomická pozorování realizovat. Jestli bude současné pozorování průletu v něčem revoluční, tak to bude především v počtu observatoří a detektorů, ať už pozemních či kosmických, amatérských či profesionálních, které se na ISON budou v různé době zaměřovat. O takové technické výbavě se vědcům při posledním přiblížení Halleyovy komety mohlo jen zdát. Pojďme se proto na tento výčet podívat detailněji a vezměme to hezky popořadě.

Pozemní detektory

Když začneme pozemními observatořemi, bylo by asi trochu nepraktické se pouštět do výčtu pracovišť, která budou na kometu zaměřena. Jednodušší by bylo vyjmenovat ta, která se z jakýchkoli důvodů pozorování účastnit nebudou. S trochou nadsázky by se to dalo shrnout tak, že zřejmě cokoli osazeno slušnější optikou bude dráhu komety sledovat. Jak profesionální, tak amatérští astrofotografové nás za poslední měsíce na webu zásobili takovým množstvím snímků, že jen pouhý výčet odkazů by objemem vydal za celý článek.

Prakticky všechny velké pozemní observatoře, ať už v optickém či rádiovém oboru, pomalu zveřejňují údaje pozorovacích časů věnovaných kometě ISON. Za ty největší jmenujme třeba observatoře na Mauna Kea (Keck I a II, Gemini North, VLBA či Subaru v optickém, infračerveném a rádiovém pásmu), tak i sousední Mauna Loa, VLT na Cerro Paranal v Chile, Large Millimeter Telescope v Sierra Negra, arizonský LBT, rádiový VLA (Very Large Array v Novém Mexiku), GTC, systém observatoří v arizonském Kitt Peaku. Astronomové na jižní polokouli se snaží vyčlenit pozorovací časy v rámci viditelnosti, a tak se počítá i s pozorováním na jiných než optických kmitočtech.

Ale nezapomeňme kvůli těmto gigantům třeba i na špičková česká pracoviště u nás na Kleti, nebo hvězdárnu v Ondřejově. Krátký výčet pozemních observatoří zakončeme sítí detektorů ALMA, a to hned ze dvou důvodů. Jednak pro ty, kteří přehlédli nedávnou novinku – poslední zářijový týden byla observatoř zkompletována, a to dopravením a zprovozněním posledních dvou z celkového počtu 66 antén. ALMA je jedním z největších současných projektů Evropské jižní observatoře (ESO) ve spolupráci s dalšími partnerskými státy a místní vládou, nachází se na náhorní planině Chajnantor v chilských Andách ve výšce pěti tisíc metrů a zkoumá hlavně studené vesmírné objekty na rádiových, submilimetrových a milimetrových vlnových délkách. A to je druhý důvod, proč s ní přehled pozemských pracovišť zakončit. Můžeme se přesunout k detektorům kosmickým a začneme tím, který pracuje na podobné frekvenci.

Popisek: Krásný snímek komety ISON (v horní části obrázku) při průletu kolem planety Mars a hvězdy Regulus pořízený 16. října naším astrofotografem Martinem Gembecem se dostal až na stránky http://www.spaceweather.com/
Autor fotografie: Martin Gembec
Zdroj: http://udalosti.astronomy.cz/

Kosmické detektory

Spitzerův kosmický teleskop, společný projekt NASA a Caltechu, který před necelými dvěma měsíci oslavil dekádu v kosmickém prostoru a pohybuje se na heliocentrické orbitě (podobné zemské), se na kometu zaměřil už 13. června, kdy se nacházela skoro půl miliardy kilometrů od Slunce, a pořídil zajímavé snímky v infračervené oblasti, na kterých je jasně vidět formující se ohon, který byl už v té době přes 300 000 km dlouhý.

Tím se pomalu přesouváme do oblasti viditelného světla a blízkých infračervených vlnových délek.

Snímek z HST ve viditelném světle z 9. října.
Zdroj: http://imgsrc.hubblesite.org/

Hubbleův teleskop – společný projekt NASA a ESA – je naštěstí jedním z detektorů, které od počátku nebyly ohroženy hádkami politiků. První snímky pořídil 10. dubna letošního roku, když byla kometa 621 milionů kilometrů od Slunce. Astronomové pak vypočítali velikost komy na pět tisíc kilometrů (o něco větší než australský kontinent) a ohonu přes devadesát tisíc km (celková délka ohonu přesahovala zorné pole dalekohledu).

Jediným handicapem HST je nemožnost sledovat průlet komety periheliem – citlivou palubní fototechniku by tolik světla nenávratně poškodilo. Tak se po další sérii snímkování, které proběhlo ještě jednou od května do června, opět vrátí do hry na přelomu listopadu a prosince, pokud kometa přečká přiblížení ke Slunci.

Bohužel zcela jistě můžeme vyloučit dřívějšího horkého kandidáta na pozorování – misi EPOXI sondy Deep Impact, se kterou obslužný tým NASA ztratil kontakt mezi 11. a 14. zářím letošního roku (komunikace techniků se sondou probíhala jednou týdně a poslední přijaté informace sonda vyslala někdy kolem 8. září).

Na videozáznamu můžete vidět poslední záběry C/2012 S1 nasnímané detektorem Medium-Resolution Imager v rozsahu 36 hodin mezi 17. a 18. lednem 2013.

Jak bude vypadat situace u terestrických planet vnitřní části slunečního systému?

Výřez oblohy pořízený MRO kamerou High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) o velikosti 256 x 256 pixelů.
Zdroj: http://farm4.staticflickr.com/

Pozemní technický personál dlouho řešil příležitost pořízení snímků kamerou HiRISE na palubě úspěšné marsovské sondy Mars Reconnaissance Orbiter, která bohužel není uzpůsobena ke snímkování kosmického prostoru, nýbrž ke sledování povrchu našeho planetárního souseda. První zářijový pokus o zaměření komety dopadl neuspokojivě. Druhý pokus už byl úspěšnější, NASA dokonce využila menší rozlišovací schopnosti HiRISE a z důvodů špatné viditelnosti komy posloužila nasnímaná data jako zdroj v propočtech velikosti kometárního jádra. Oba místní rovery Curiosity i Opportunity se rovněž po prvním září snažily snímkovat, bohužel také (zatím) s nevalným výsledkem. Počátkem pozorování u marsovských družic a roverů byl stanoven 1. říjen.

Snímkovat budou rovněž dvě sondy agentury ESA – Venus Express a Proba-2, a to od listopadu do prosince.

A nezapomínejme na posádku ISS, která se chystá pořizovat snímky koncem října. Pozadu nemá zůstat ani sonda MESSENGER, umělý satelit Merkuru, která by své senzory na kometu měla zamířit nejdřív 16. až 19. 11. a poté ještě jednou ve dnech 21. až 26. 11. Vědce bude nejvíc zajímat stav, v jakém se bude kometa nacházet po průletu kolem Slunce. Nejblíže sondě MESSENGER se bude ISON nacházet devatenáctého listopadu. Krátce potom, koncem listopadu, se na kometu zaměří i sonda LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) v době, kdy bude ISON dobře viditelný z povrchu Měsíce.

Kontrolní systémy teleskopu podstupují simulované otřesy při startu umístěním na obrovské „otřesové desky“. Tyto desky,vibrující jako obří reproduktory, rychle pohybují nákladem ve všech třech osách.
Zdroj: http://krieger.jhu.edu/

Ve dnech od 18. do 24. listopadu se otevře startovací okno pro sondu Fortis (Far Ultraviolet Off-Rowland Circle Telescope), která už – jak z názvu vyplývá – bude pořizovat snímky v oblasti vyšších UV frekvencí a měla by zodpovědět především otázku chemického složení komety. Osmimetrová sonda vyvinutá týmem na univerzitě Johnse Hopkinse je vybavena teleskopem a spektroskopem, který může snímat spektra až tří objektů o úhlové velikosti půl stupně najednou (přibližně velikost Měsíce). Nosič by měl vynést sondu Fortis na suborbitální dráhu do výšky necelých 280 km. Z celkového trvání mise 900 sekund stráví sonda asi 360 sekund snímkováním nad atmosférou, poté se její trajektorie opět skloní k zemskému povrchu a měřicí přístroje přistanou na padácích necelých 100 km od místa startu.

Samostatnou kapitolou je trojice, tedy vlastně čtveřice slunečních detektorů, které by měly převzít štafetu sledování komety koncem listopadu, kdy bude blízko u Slunce. Rozsah detekčních pásem senzorů sond se rozprostírá od viditelného až po blízké ultrafialové (SOHO), spodní UV pásmo (dvojice sond STEREO) až po vyšší UV/blízké rentgenové frekvence (SDO). Předběžný časový harmonogram pozorování slunečních detektorů je stanoven takto:

21. až 28. 11.: sonda STEREO-A zaměřuje na kometu přístroj HI1

26. až 29. 11.: STEREO-B snímá ISON koronografem

27. až 30. 11.: štafetu přebírá koronograf sondy SOHO

28. až 29. 11.: opět snímkování koronografem, tentokrát na sondě STEREO-A

28. 11.: po několik hodin bude provádět záznam sonda SDO

Koronograf je zařízení, které stíní nejjasnější část slunečního kotouče při přímém pohledu senzorů, tím je lépe pozorovatelná sluneční koróna a blízké okolí naší hvězdy. Dobře je to vidět na dalším obrázku, kde můžeme vidět překrytou centrální část Slunce, která umožňuje pozorovat děje blízko povrchu, zároveň je vyznačená dráha komety, jak ji SOHO zachytí: od pravé spodní části snímku, kde by se měl ISON objevit 27. listopadu, až po horní pravou část, která by měla být snímána 30. 11.

Pohled sondy SOHO na Slunce s vyznačenou dráhou komety.
Zdroj: http://sohowww.nascom.nasa.gov/

STEREO je dvojice sond sledující Slunce po podobných heliocentrických drahách, ale s asynchronní dobou obletu (STEREO A s periodou 346 a STEREO B s periodou 388 dní). Ta jim umožňuje pořizovat různé typy snímků od stereoskopických až po 360° široké záznamy slunečního povrchu v oblasti rovníku. Budou zachycovat průlet po většinu času, ale jaké budou výsledky, na to si zatím musíme počkat; technický personál řeší problém datové komunikace. Sondy jsou velmi daleko od Země, a proto je potřeba těch nejsilnějších příjimačů DSN (Deep Space Network – síť radioobservatoří po celé zeměkouli využívaných ke komunikaci pozemních operátorů se vzdálenými sondami solárního systému), jejichž provoz je velmi nákladný. V současné době se ale programátoři snaží upravit komunikační protokoly tak, aby mohla NASA příjímat větší objemy dat i za pomoci slabších observatoří a neutrpěla by tím kvalita a objem dat. Na tomto gifu je dobře patrná poloha a rozmístění sond kolem Slunce v době průletu komety periheliem, včetně zákrytů sond Sluncem, kdy je vzájemná komunikace omezená.

Další velmi úspěšný solární detektor se nazývá SOHO. Jeho primární mise měla trvat dva roky, ale bezchybně funguje už osmnáctým rokem, a za tu dobu zaznamenal v blízkosti Slunce přes 2 500 předtím neznámých komet! Palubní kamera LASCO/C3 bude sledovat kometu po několik dní v průběhu perihelia. I zde stojí za zmínku jedna technická zajímavost. Pokud by ISON byl jasnější než -5 mag., mohly by být snímky díky velké citlivosti fotosenzorů saturované a přeexponované. Stejně jako u sond STEREO zaměstnává v těchto týdnech řešení problému přenosu dat pozemní technický tým.

Detail sondy SDO
Zdroj: http://sdo.gsfc.nasa.gov/

Solar Dynamic Observatory (SDO) je posledním z řady solárních detektorů, který má kometu sledovat v ultrafialovém oboru. Jak budou snímky vypadat, rovněž závisí na vícero faktorech, především na velikosti a jasnosti komety. Určitě si mnozí z vás pamatují úžasné snímky, které sonda pořídila při průletu komety Lovejoy (C/2011 W3) periheliem koncem roku 2011, ta však byla Slunci takřka dva a půlkrát blíže než ISON, proto může být pozorovaný objekt příliš slabý pro palubní UV detektor.

Při popisu sondy SDO jsme se dostali až k rentgenovým frekvencím. Ani tam nezůstane výzkum pozadu. Počátkem prosince je plánovaná první série pozorování rentgenovým detektorem Chandra – dozajista spolu s HST další vlajkovou lodí NASA, která pořídila první snímky už v roce 1999. Obíhá po eliptické dráze kolem Země (16 000 – 133 000 km). V nejvzdálenějším bodu dráhy se od Země nachází v takřka třetině vzdálenosti Země–Měsíc a tato trajektorie jí umožňuje zaměřit některé objekty po dobu až 52 hodin, než zmizí z jejího zorného uhlu. Chandra bude studovat interakci částic solárního větru s kometou ISON za vzniku rentgenového záření. Druhé kolo pozorování je plánováno od půlky letošního prosince do začátku ledna příštího roku, kdy se bude kometa nacházet v oblasti, kde se mísí horký solární vítr tvořící se kolem rovníkových oblastí Slunce s chladnějším slunečním větrem z oblastí pólů.

The Swift Gamma-Ray Burst Mission (sledování vysoce energetických kosmických záblesků v oblasti gama záření) je program, který zahrnuje automatickou sondu Swift vyvinutou v Goddardově centru NASA ve spolupráci USA, Velké Británie a Itálie. Je vybavena třemi přístroji, jež pokrývají široké spektrum elektromagnetického záření – od viditelného přes ultrafialové, rentgenové až po gama obor. První pozorování ve viditelném světle provedla sonda počátkem letošního roku, kdy byla kometa 450 milionů kilometrů od Slunce, a prokázala, že se z ní uvolňuje 60 000 kg prachu a 60 litrů vody každou sekundu (takový nepoměr byl dán velkou vzdáleností objektu od Slunce, v dalších měsících se hodnoty zřejmě dramaticky změní).

Ani nahá – ani oblečená

detail rozšířené zadní části trupu 747SP s detektorem SOFIA. V pravé dolní části obrázku planeta Jupiter ve viditelném a infračerveném oboru.
zdroj: http://www.dspace.com/

Na úplný závěr jsem si nechal dvě pozorovací mise, které je těžké zařadit do obou předchozích skupin. Nejde o pozemní detektory, ani sondy v kosmickém prostoru – jde totiž o pozorování z pozemské atmosféry. Prvním z nich je SOFIA (Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy). Jde o leteckou observatoř vestavěnou do zadní části paluby letounu Boeing 747SP, osazenou 2,5m reflektorem. Pozorování probíhá tak, že po vzletu se dostane letoun do letové hladiny 12 km, pak dojde k otevření krytu zadní části trupu a následném snímkování oblohy výhradně v infračerveném pásmu. Zatím se mi nepodařilo najít bližší plány pro pozorování komety ISON, věřím však, že se jich dočkáme později. V případě tohoto projektu není zřejmě tak náročné plánovat pozorovací čas, jako je tomu třeba u největších pozemních observatoří, kde se často dlouho dopředu svádí boje o každou minutu (v případě pozorovacích frekvencí HST je situace ještě náročnější).

0,8 metrový teleskop projektu BRISSON vybaven dvěma kamerami (pro UV/viditelné a IR spektrum), snímky může v reálném čase pořizovat vždy pouze jedna z kamer.
Zdroj: http://media.skyandtelescope.com/

Dost nejasná je rovněž situace kolem ambiciózního jednorázového balonového projektu NASA s názvem BRISSON (Balloon Rapid Response for ISON). Dvě a půl hodiny po zkušebním vypuštění v sobotu 28. září došlo k poruše palubního detektoru. Bohužel zatím pořád nejsou dostupné bližší informace.

Osmdesáticentimetrový teleskop uchycený pod gondolou obřího balonu naplněného heliem by měl sledovat ISON z horních vrstev atmosféry ve výškách kolem 40 kilometrů pomocí dvou kamer: jedné na viditelných a ultrafialových frekvencích, druhé infračervené s rozlišením 1,2 úhlové sekundy na pixel.

Pomocí kombinace těchto detektorů se vědci snaží při sledování ohonu komety ujasnit si rozdíly mezi objekty utvořenými v Kuiperově pásu a Oortově oblaku – domovské oblasti komety ISON. Na další osud této mise si bohužel budeme muset počkat. Doufejme, že i ta se bude moci podílet na bezesporu nejkomplexnějším pozorování komety v novodobé historii vědy a kosmického výzkumu.

A i kdyby ne, snad vás výčet programů i přes určitá technická omezení přesvědčil, že se můžeme bezesporu těšit na spoustu zajímavých informací nejen ze života vlasatic, ale potažmo i důležitých dat ohledně formování našeho slunečního systému.

Zdroje informací:
http://www.nasa.gov/
http://www.esa.int/
http://www.nasa.gov/
http://www.sen.com/
http://sdo.gsfc.nasa.gov/
http://mars.jpl.nasa.gov/mro/
http://solarsystem.nasa.gov/
http://stereo.gsfc.nasa.gov/
http://sohowww.nascom.nasa.gov/
http://www.nasa.gov/