Štítek ‘Fyzikální výzkum v kosmonautice’

Jaderné zbraně a kosmický výzkum

Jen při vyslovení názvu atomová nebo vodíková puma jímá mnoho lidí velký strach. A není se co divit, lidstvo dosud nevymyslelo a neotestovalo ničivější a potenciálně více smrtící zbraně. I přesto byl jejich vývoj a objevy, které k němu vedly, dosti zajímavou kapitolou fyziky, ale i matematiky nebo chemie. Navíc našly jaderné zbraně svoje uplatnění, byť poněkud okrajové, i ve vědeckém výzkumu a dokonce i v kosmonautice, kde by to čekal zřejmě jen málokdo. Právě proto jsem se rozhodl vás dnes s touto oblastí seznámit. Politice se pochopitelně v dnešním textu zcela nevyhneme, avšak nemusíte se obávat, hlavním pilířem zůstane pochopitelně věda. Začneme výrazně dříve, než v 40. letech minulého století, nejprve se totiž musíme stručně podívat na vývoj atomové fyziky.     

Gama záblesky a kosmický výzkum

Vizualizace směrování relativistických výtrysků při gama záblesku.

V našem kosmu existuje jen málo událostí více energetických a kataklyzmatických, než jsou gama záblesky. Tyto ultra zářivé astronomické objekty přicházející k nám často z obřích kosmologických vzdáleností přitom astronomové znají poměrně krátce. Historie jejich objevu, do níž byla velmi silně zapojena armáda, navíc ukazuje jak fascinujícími a nepředvídatelnými cestami může někdy lidstvo dospět k zásadním poznatkům. O tom, jakož i o mnoha jiných důležitých aspektech gama záblesků si dnes budeme povídat. Začít ale musíme tím, jak vlastně lidé poprvé detekovali samotné gama záření. 

Kvantová fyzika, kvantová komunikace a kosmický výzkum

Ještě ve druhé polovině 19. století se mohlo zdát, že veškerá zásadní fyzika byla objevena a na budoucí generace odborníků čeká již jen upřesňování konstant na pátém desetinném místě. Nic však nemohlo být dále od pravdy. Nebylo totiž daleko období, kdy se začaly naplno projevovat nedostatky klasické fyziky, což vyvrcholilo velkou revolucí v prvních letech 20. století. O novém přístupu ke gravitaci, obecné teorii relativity Alberta Einsteina jsme zde už hovořili. Dnes se podíváme podrobně na druhou novou oblast, kvantovou fyziku. Při pokusu vysvětlit nesmyslné předpovědi klasické fyziky se tak trochu nechtěným ničitelem starých pořádků stal rozvážný německý fyzik a filosof Max Planck. Plný dosah Planckových kvant však dohlédl právě až Albert Einstein, jenž svým vysvětlením fotoelektrického jevu připravil půdu pro zásadní pokrok Nielse Bohra, Erwina Schrödingera, Wernera Heisenberga, Paula Diraca a dalších. Dnes si povíme více o tom, jak zdánlivě drobný nevyřešený problém ve staré fyzice přerostl všechny meze a vedl až k laserům, počítačům a kvantové komunikaci.

Baryogeneze a kosmický výzkum

Proč je v našem vesmíru naprostá dominance hmoty a antihmota se zde vyskytuje jen výjimečně? Fyzikální zákony jsou přitom velmi často symetrické a invariantní vůči různým změnám. Není důvod předpokládat, že by tomu u antihmoty mělo být jinak. Samozřejmě, kdyby hmota nepřevládla, neexistovali bychom a nemohli bychom se na toto ptát. To je ale argument antropickým principem a ten obvykle moc relevantní není. Existuje však nějaký fyzikální důvod proč v našem vesmíru převládá hmota nad antihmotou? Na to se podíváme v dnešním článku.

Temná hmota a kosmický výzkum

Lidstvo pozoruje noční oblohu a zkoumá vesmír už od pradávna. Dlouho jsme měli za to, že se čím dál více blížíme k velmi solidnímu poznání našeho kosmu. V posledních desetiletích a staletích se navíc zdálo, že se rychlost našich objevů stále zvyšuje. Jenže bohužel, počátkem minulého století se začalo jevit čím dál tím jasněji, že nám něco zásadního uniká. Později se dokonce ukázalo kolik toho chybí. Veškerá běžná (tzv. baryonová) hmota, kterou jsme do té doby zkoumali, tvoří jen asi 15 % známé hmoty ve vesmíru. Právě ve chvíli, kdy jsme už začínali mít neskromný pocit, že všemu celkem dobře rozumíme, přišla chvíle prozření a ukázalo se, že máme ještě značné nedostatky. Více o oné substanci tvořící 85 % hmoty vesmíru i o jejím objevu si řekneme v dnešním článku.

Supermasivní černé díry a kosmický výzkum

Minule jsme dopodrobna rozebrali základní informace kolem černých děr. Řekli jsme si něco o jejich vzniku, budoucnosti, fyzikálních vlastnostech, možnostech studia i historii výzkumu. Z této kategorie fascinujících objektů se ovšem jedna přece jen trochu vymyká. Jsou to tzv. supermasivní černé díry, objekty o hmotnostech milionkrát či dokonce miliardkrát vyšší než má Slunce. Tyto černé díry najdeme uprostřed všech slušných galaxií, ta naše nepatří mezi výjimky. Také na ni se dnes podíváme, nejprve si ale stručně zopakujme, jaké druhy černých děr vlastně rozlišujeme.

Černé díry a kosmický výzkum

Naše vlastní černá díra Sagittarius A* na snímku ze soustavy radioteleskopů Event Horozon Telescope.

Černé díry jsou astronomické objekty, které svou tajemností fascinují celou řadu lidí. Mnohé vědce dokonce natolik, že jim zasvětili většinu svého profesního života. Současně jde o skvělé taháky při popularizaci vědy, není proto divu, že o černých dírách již vzniklo množství popularizačních knih i dokumentů. A tyto objekty se dokonce objevují i v mnohých sci-fi filmech. Jejich všeobecná popularita ale zároveň vede k tomu, že se na ně nabaluje množství polopravd, mýtů i vyložených nesmyslů. Pojďme se proto dnes na tyto zajímavé objekty podrobněji podívat z pohledu vědy.

Magnetary a kosmický výzkum

Umělecká představa magnetaru, který uvolňuje radiový záblesk.

Nedávný článek jsme věnovali neutronovým hvězdám, především pak takzvaným pulsarům, které jsou samy o sobě velmi zajímavé, jelikož nabízí i několik možností praktického využití. Dnes se podíváme na možná ještě zajímavější objekty, kterými jsou magnetary. Jak už asi tušíte z názvu, jedná se o objekty s velmi silným magnetickým polem. Také magnetary jsou z pohledu fyziky mimořádně pozoruhodnými objekty. Nejprve si ale stručně zopakujme pár základních informací z minula.

Hubble – relativistický výtrysk z GW170817

Hubble Space Telescope

Po startu Webbova dalekohledu by leckdo možná mohl nabýt dojmu, že Hubbleův vesmírný teleskop již patří do starého železa a měl by maximálně tak dosloužit, ale pro astronomy už nemá žádný velký význam. Toto by však bylo velmi daleko od pravdy. Hubbleův teleskop má stále v astronomii a fyzice své pevné místo a jeho pozorování jsou pořád nesmírně důležitá. Nyní vlastně možná paradoxně naopak důležitější než dříve. A to právě kvůli možnosti srovnání s výsledky Webbova dalekohledu. Ovšem i další jeho objevy jsou velmi hodnotné. Na jeden takový se dnes podíváme.

Antihmota a kosmický výzkum

Částice antihmoty interagující s částicemi hmoty v okolí neutronové hvězdy.

Antihmota přitahuje pozornost nejen příznivců světa science-fiction. Jde o něco záhadného a jak dobře vědí nejen psychologové, lidé mají tajemno velmi rádi. Zde jde navíc ještě o kombinaci s také poněkud neznámou fyzikou. Antihmota proto vzbuzuje velká očekávání, ať už jde o možnost rychlého mezihvězdného cestování či neomezeného zdroje energie. Zda se ale tyto vize někdy uskuteční je velká otázka. Faktem je, že už dnes má antihmota praktické využití a to nejen ve výzkumu, ale i v lékařství. Pojďme se dnes podívat na to, co o antihmotě zatím víme.