Počátky radioastronomie

Zatímco klasická astronomie spočívá na optických pozorováních, radioastronomie studuje nebeská tělesa prostřednictvím rádiových vln. Poprvé zaregistroval rádiové záření pracovník Bell Telephone Laboratories inženýr Karl Guthe Jansky (1905 - 1950).

Karl Jansky, americký inženýr po rodičích českého původu, zkoumal od roku 1931 zdroje rádiového šumu a praskotů, které rušily dálkové transatlantické rádiové vysílání. Pro tento účel sestrojil na Holmdelově stanici v New Jersey rozměrnou rámovou přijímací anténu, která byla na podvozku aby mohla být otáčena, a zahájil měření na vlnové délce 14,6 m (frekvence 20,5 MHz). Díky přesným záznamům zjistil, že rušení způsobují zejména bouřky (zaregistroval rušení jak od lokálních bouřek, tak i ze vzdálených bouřek odražených od ionosféry) a také doposud neznámé záření přicházející z vesmíru. Původně se domníval, že rušení způsobuje Slunce, ale později usoudil, že zdrojem tohoto rádiového záření musely být velice vzdálené oblasti, neboť poloha zdroje se měnila podle rotace Země. Zdroj poruch zdánlivě obíhal Zemi s periodou 23 hodin 56 minut a Jansky ho umisťoval do souhvězdí Střelce. Později se prokázalo, že zdrojem tohoto záření je střed naší Galaxie. Jansky svými výzkumy sice položil základy pro novou formu zkoumání vesmíru - radioastronomii, ale sám se této problematice dále nevěnoval. Bellovy laboratoře totiž na pokračování výzkumu neměly zájem (zdroj rušení nemohl být odstraněn) a Jansky byl přesunut na jiné výzkumy. Jansky o tom, že nebeská tělesa mohou emitovat rádiové vlny referoval v roce 1933, ale jeho poznatky nenalezly mezi astronomy významnější ohlas. O Janského výzkumech také psal 5. května 1933 list New York Times. Minimální odezva odborníků byla zapříčiněna zejména tím, že astronomové v té době předpokládali, že v rádiovém pásmu by měla výrazněji zářit jen tělesa, jejichž teplota se blíží absolutní nule. Teprve mnohem později se ukázalo, že převážná část rádiového záření má jinou povahu a vzniká při různých fyzikálních procesech, jako např. při brzdění elektronů v magnetickém poli, při vybuzené emisi záření maserovým mechanismem nebo při gama záblescích.

Pět let po začátku Janského výzkumů, v roce 1936, zjistil japonský technik Daitar Arakawa, že zdrojem rádiového záření je rovněž Slunce. Arakawa studoval silné rušení až vymizení rádiového spojení na krátkých vlnách při dálkových přenosech a toto silné rušení se odehrávalo vždy za dne. Arakawa správně usoudil, že rušení způsobuje svými rádiovými šumy Slunce. Jeho domněnku potvrdila pozorování z roku 1937, která prováděli Dellinger, Newton a Barnes. A pozdější sledování ukázala, že dalším významným zdrojem elektromagnetického záření v naší sousatvě je Jupiter, který společně se svými satelity produkuje velmi silné rádiové emise.Protože pro potřeby radioastronomických pozorování jsou potřebné velké radioteleskopy, neboť zachycované signály jsou velice slabé a rozlišovací schopnost není u malých zařízení dostatečná, nastal rozvoj radioastronomie až po druhé světové válce. Pro astronomická pozorování mohla být využita vyřazená vojenská technika - vojenské radary a citlivá přijímací zařízení. Ostatně už v roce 1942 náhodně objevil J. S. Hey vojenským radarem záření na metrových vlnách přicházející nezpochybitelně ze Slunce. Hey se původně domníval, že Němci sestrojili výkonnou radarovou rušičku, ale později se ukázalo, že jde o občasnou rádiovou činnost Slunce. V roce 1945 pak astronomové o tomto záření prohlásili, že pochází z velkých slunečních skvrn.První poválečné přehlídky oblohy v rádiovém oboru se tedy prováděly pomocí antén, které neměly dostatečnou "přesnost" a tak na mapách rádiových zdrojů byly jejich zdroje nejasně určené a v několika případech i nedokonalou technikou "vymyšlené". Teprve na konci padesátých let byl k dispozici první katalog rádiových zdrojů, který obsahoval několik stovek spolehlivě zjištěných rádiových zdrojů.V padesátých letech minulého století byly konstruovány rozměrnější radioteleskopy a k největšímu rozmachu jednotalířových antén došlo na přelomu 50. a 60. let. To společně s rozvojem citlivých zesilovačů a synchronizovaným pozorováním z observatoří vzdálených od sebe stovky kilometrů vedlo k tomu, že radioastronomická pozorování dosáhla rozlišovací schopnosti optických pozorování. A výrazným příspěvkem pro radioastronomické výzkumy bylo také zavedení výpočetní techniky do vyhodnocovacích procesů.Největším jednotalířovým pohyblivým radioteleskopem v Evropě byl od roku 1970 talíř o průměru 100 metrů v Effelsbergu v Německy, který byl překonán až v roce 2000 teleskopem Green Bank Telescope. Nebudu se zmiňovat o radioteleskopu Arecibo, jehož anténa o průměru 305 metrů je pevněumístěna v kráteru vyhlaslé sopky. Největším samostatným radioteleskopem je RATAN-600 s průměrem kruhové antény 576 metrů, postavený v roce 1977 v Sovětském svazu. V současné době převažují konstrukce sítí menších radioteleskopů, z nichž největší sestava je zřejmě v Novém Mexiku, kde přístroj nazvaný Very Large Array (VLA) tvoří 27 propojených antén, které se mohou pohybovat po kolejích a pojíždět po dráze ve tvaru písmene Y, jež má rozměry 19x21x21 km. Díky dlouhé základně a synchronnímu pozorování dosahuje VLA solidní rozlišovací schopnost.Ale vraťme se ještě k začátkům radioastronomie. Už v roce 1944 publikoval americký radiotechnik Grote Reber výsledky svých pozorování pomocí vlastní desetimetrové parabolické antény, kterou si za 1300 dolarů postavil na zahradě svého domu. Ve zveřejněné práci hovořil o pozorování Slunce na frekvenci 160 MHz. Také první radioastronomická pozorování v Československu proběhla po skončení druhé světové války a byla zaměřena na sluneční záření. Jako první (25. července 1946) bylo zachyceno rádiové sluneční záření na observatoři v Ondřejově v době velké erupce na Slunci. Emise byla zaznamenána radioteleskopem s parabolickou anténou o průměru 7,5 metru v metrovém a dekametrovém pásmu a na pozorování se podíleli J. Krýž, L. Křivský a Z. Korejs.Radioastronomie poté postupovala rychle vpřed a v roce 1951 byla objevena první rádiová spektrální čára (čára neutrálního vodíku), díky níž se podařila řada významných objevů, které změnily pohledy na vzdálený vesmír. Dalšími výraznými objevy radioastronomie se staly kvasary (1963), reliktní rádiové záření (1965), pulsary (1967; Jocelyn Bell-Burnell[ová] a Antony Hewis) a organické molekuly v mezihvězdném prostoru (1968).Pokud se týká molekul, tak už v roce 1953 navrhl sovětský astrofyzil I. S. Šklovskij, aby radioastronomické metody byly použity ke zjištění, zda radikál OH je přítomen v mezihvězdném prostoru. Trvalo dalších dvacet let, než bylo nezvratně dokázáno, že molekula v mezihvězdném prostoru skutečně je. Mezitím ale byly v letech 1968 a 1969 objeveny molekuly čpavku, vody a formaldehydu. Formaldehyd je přitom jednou z nejdůležitějších víceatomových molekul, která se nachází v mezihvězdné hmotě. A mezi lety 1968 a 1973 bylo pomocí radioteleskopů objeveno ve volném prostoru 23 různých molekul. z později objevených je nejexotičtější molekula látky, jejíž úplný název je bispyridilmagnesiumtetrabenzoporphin. A ještě poznámka k životnosti molekul v mezihvězdném prostoru: díky ultrafialovému záření hvězd dochází k jejich rozpadu a tak život těchto molekul trvá desítky až stovky let a u nejstabilnějších (např. oxid uhelnatý) dosahuje asi 10.000 let.

HLAVNÍ PRAMENY:
[1] J. Grygar, V. Železný: Okna vesmíru dokořán, Naše vojsko, Praha 1989
[2] V. Vanýsek: Základy astronomie a astrofyziky, Academia, Praha 1980
[3] http://www.radio-astronomie.com/[4] http://signaly-z-vesmiru.cz/category/radioastronomie/[5] http://www.jpl.nasa.gov/radioastronomy/

______
Poznámka pod čarou
Tímto článkem opouštím téma "Historie astronomie", ve kterém jsem kromě tohoto článku zveřejnil ještě tyto příspěvky:
20.12.2010 - Starověké představy o vesmíru - http://jamsedlacek.blog.idnes.cz/clanok.asp?cl=169040;
24.01.2011 - Od geocentrismu k heliocentrismu - http://jamsedlacek.blog.idnes.cz/clanok.asp?cl=174167;
18.02.2011 - Astrologie - víra nebo skutečnost? - http://jamsedlacek.blog.idnes.cz/clanok.asp?cl=177311;
18.02.2011 - Astrologie - víra nebo skutečnost? Podruhé - http://jamsedlacek.blog.idnes.cz/clanok.asp?cl=177935;
10.03.2011 - První dalekohledy ve službách astronomie - http://jamsedlacek.blog.idnes.cz/clanok.asp?cl=181255;
24.03.2011 - Postavy astronomie 17. století - http://jamsedlacek.blog.idnes.cz/clanok.asp?cl=183476;
07.04.2011 - Kalendář - http://jamsedlacek.blog.idnes.cz/clanok.asp?cl=185593;
26.05.2011 - Jak se měřil čas - http://jamsedlacek.blog.idnes.cz/clanok.asp?cl=193126;
06.06.2011 - Souhvězdí na naší obloze - http://jamsedlacek.blog.idnes.cz/clanok.asp?cl=194632;
16.06.2011 - Zatmění Slunce a Měsíce - http://jamsedlacek.blog.idnes.cz/clanok.asp?cl=196467;
27.06.2011 - Astronomické výzkumy 18. století - http://jamsedlacek.blog.idnes.cz/clanok.asp?cl=198230;
18.08.2011 - Astronomie 19. století - http://jamsedlacek.blog.idnes.cz/clanok.asp?cl=205107;
25.08.2011 - Velká měsíční mystifikace 1835 - http://jamsedlacek.blog.idnes.cz/clanok.asp?cl=206719;
26.09.2011 - Astronomie počátku 20. století - http://jamsedlacek.blog.idnes.cz/clanok.asp?cl=211715.

-----
Příště: Militarizace vesmíru; plánované zveřejnění: 13.10.2011.