• Pátek 17. 4. 2026 – 17:00-18:00 – Nebezpečně blízko smrti aneb kritické okamžiky programu Space Shuttle – Starcon, ZŠ a MŠ Ohradní, Praha 4
• Sobota 18. 4. 2026 – 14:00-15:00 – Nebezpečně blízko smrti aneb kritické okamžiky programu Space Shuttle – MBcon, Dům kultury Mladá Boleslav, Dukelská 1093, Mladá Boleslav 1
• Čtvrtek 30. 4. 2026 – 19:00-21:00 – Reliktní záření aneb Pátrání po původu vesmíru – Plzeňské centrum filosofie a umění (Skautský institut Plzeň), Prokopova 25, Plzeň 3
• Čtvrtek 25. 6. 2026 – 19:00-21:00 – Mezihvězdné lety: Realita či fikce? – Plzeňské centrum filosofie a umění (Skautský institut Plzeň), Prokopova 25, Plzeň 3
• Čtvrtek 30. 7. 2026 – 19:00-21:00 – Čas: Největší záhada současné fyziky? – Plzeňské centrum filosofie a umění (Skautský institut Plzeň), Prokopova 25, Plzeň 3

1. Nebezpečně blízko smrti aneb kritické okamžiky programu Space Shuttle

Program amerických raketoplánů provázely problémy už od počátku. Série pochybení vedla nakonec ke smrti 14 astronautů. O tom ale moc mluvit nebudeme, naopak se zaměříme hlavně na méně známé či dokonce téměř neznámé případy nehod a problémů, které raketoplány postihly a které jen zázrakem neskončily fatálně.

2. Apollo 15-17 aneb Špičková věda na Měsíci

Program Apollo byl jednou z nejdůležitějších událostí v historii lidstva. Poprvé lidé vkročili na povrch jiného kosmického tělesa. I když je bezesporu nejznámější misí Apollo 11, tedy první přistání Armstronga a Aldrina, z vědeckého hlediska byly bezesporu nejpřínosnější mise Apollo 15, 16 a 17, tedy těžké mise s lunárním roverem, které také dovezly nejvíce geologických vzorků. Proto si v přednášce připomeneme právě je. A lehce vzpomeneme i zrušené lety Apollo 18, 19 a 20.

Kosmické observatoře

1. Euclid – odhalme temná tajemství vesmíru

Evropský teleskop Euclid vypuštěný v červenci 2023 je jednou z nejvýznamnějších misí zaměřených na kosmologický výzkum. Doufáme, že nám pomůže upřesnit základní parametry vesmíru, zejména hodnotu Hubbleovy konstanty. Největší naděje však vkládáme do toho, že bychom se mohli přiblížit odhalení povahy temné hmoty a temné energie, dvou zcela dominantních složek kosmu, o nichž však prozatím víme velmi málo. Euclid navíc pomůže prozkoumat velkorozměrové struktury vesmíru a též nabídne fotografie gravitačních čoček, galaxií či hvězdokup.

2. Hubbleův teleskop – žijící legenda

Na světě snad neexistuje slavnější dalekohled, než je právě HST, který funguje v kosmu už těžko věřitelných 35 let. Jeho zrod, vývoj a ani počátek práce přitom nebyl vůbec jednoduchý. Následně se ovšem do kroniky astronomie zapsal zlatým písmem. Krásných fotografií, nečekaných objevů i přelomových pozorování má na kontě nepřeberné množství. Navíc to vypadá, že ještě hezkých pár let bude další přidávat. S jeho činností je přitom spojena i několik zajímavých osudů vědců a astronautů.

3. Webbův teleskop – vlajková loď současné astronomie

Technický zázrak, to je nový velký infračervený teleskop Jamese Webba. Vypuštěn byl symbolicky na Vánoce roku 2021, první fotografii zveřejnil v červenci 2022 americký prezident. Za necelé tři roky už stihl nový dalekohled přinést důležité poznatky v oblasti astrobiologie, planetologie i kosmologie. Na kontě má též několik objevů nových exoplanet a pozorování nejvzdálenější známé galaxie v našem vesmíru. Veřejnost pak jistě zaujmou krásné fotografie mlhovin a galaxií. To je přitom jen malá ochutnávka všech úžasných věcí, které Webb ukáže v budoucích letech a desetiletích.

4. Gaia – legenda astrometrie

Observatoř Gaia pracující v letech 2013–2025 se zaměřovala na astrometrii, obor astronomie zabývající se přesnými měřeními pozic a pohybů nebeských těles. Kvůli absenci krásných fotografií však dosud zůstává zcela neprávem ve stínu jiných misí. Přitom zcela změnila náš pohled na naši galaxii Mléčnou dráhu, na kontě má řadu objevů nových exoplanet, několik černých děr a odhalila i dávnou srážku s jinou galaxií. Přinesla však rovněž zajímavé informace o tělesech Sluneční soustavy nebo o vzdálených galaxiích.

5. Planck – nejlepší průzkumník Velkého třesku

Bez přehánění lze tvrdit, že většinu toho, co dnes víme o našem vesmíru a zejména o jeho počátku bychom nevěděli bez sondy Planck. Ta odstartovala v roce 2009 a další čtyři roky pilně prohlížela oblohu za účelem průzkumu v mikrovlnné oblasti. Povedlo se jí vytvořit nejdetailnější mapu reliktního záření, které v kosmu zbylo po Velkém třesku, stanovit přesně stáří a složení vesmíru a určit dobu, kdy se v něm začaly vyvíjet první struktury. Planck ovšem objevil i nové galaxie a prozkoumal kompaktní objekty a prach v Mléčné dráze.

6. Nejočekávanější kosmické observatoře budoucnosti

V minulosti i v současnosti byla v kosmickém prostoru umístěna široká paleta různých astronomických observatoří všech typů a rozměrů. I v budoucnu nás čeká mnoho zajímavého. Ještě ve 20. letech má odstartovat další velký infračervený teleskop, nový hledač exoplanet, nebo přelomová sonda k Titanu. Ve 30. letech nás pak čekají velké gravitační observatoře, sondy k Venuši či průzkumník reliktního záření. Podíváme se ale i do vzdálenější budoucnosti a představíme si zajímavé koncepty kosmických misí, o kterých můžeme prozatím jen snít.

Fyzika

1. Gravitační vlny – Nové okno do vesmíru

Předpověď gravitačních vln provedli fyzikové již na počátku 20. století. Na potvrzení jsme si však museli počkat až do roku 1974, kdy američtí fyzikové Hulse a Taylor poprvé přímo dokázali jejich existenci. A první přímé pozorování se povedlo až v roce 2015 na detektorech LIGO. Od té doby se v gravitační astronomii odehrálo mnoho nového. Podařilo se pozorovat stovky dalších gravitačních událostí, připravují se další detektory a vymýšlejí se nové metody pozorování. Ve 30. letech by navíc mělo odstartovat několik kosmických observatoří, které posunou tento obor na novou úroveň.

2. Reliktní záření – Pátrání po původu vesmíru

Lidstvo už od nepaměti fascinuje vesmír a zajímá ho, odkud pocházíme. V posledních desetiletích jsme ke zodpovězení této otázky blíže, než kdy dříve. Teorie Velkého třesku se stala standardní součástí kosmologie i vědy jako celku. Pro tuto teorii máme řadu důkazů, přičemž ten nejznámější je reliktní záření. Toto záření, které se nachází v mikrovlnné části spektra je pozůstatkem po rané fázi horkého a hustého vesmíru. A díky němu se můžeme o našem kosmu mnohé dozvědět. Pokud vás zajímá více, jste tu správně.

3. Mezihvězdné lety – realita či fikce?

Kdo by se nechtěl proletět kosmickou lodí s exotickým fyzikálním pohonem a podívat se k blízkým i vzdálenějším hvězdám a exoplanetám? Uskuteční se ale někdy tento sen? Jeho realizaci brání překvapivě mnoho faktorů. Jednak neuvěřitelná až nepředstavitelná rozlehlost vesmíru, jednak limit rychlosti světla. Dokážeme někdy vymyslet pohon, který se dokáže rychlosti světla významně přiblížit, nebo ji snad dokonce překonat? Ukážeme se některé relevantní možnosti a povíme si jak blízko či naopak daleko máme k jejich realizaci.

4. Čas – Největší záhada současné fyziky?

Jen málo fyzikálních konceptů fascinuje lidi více než právě čas. Intuitivně čas chápeme všichni, přitom ale z hlediska fyziky je velmi těžké ho pochopit nebo mu dát nějaký jednotný rámec. Máme několik teorií, která každá popisuje je určitý aspekt času, ale žádný sjednocený popis se zatím nerýsuje. Co tedy o čase víme? Je jeho intuitivní chápání v souladu s realitou? Mohl by čas plynout naopak? A lze cestovat časem?

5. Hledání nových světů aneb Objevování exoplanet

Jedním z nejbouřlivěji se rozvíjejících oborů astronomie je bezesporu hledání planet mimo Sluneční soustavu, tzv. exoplanet. Tato oblast se dostala z okraje zájmu během pouhých 20 let na výsluní zájmu. Již nejde o záležitost několika podivínů, ale o věc, které se věnují tisíce vědců po celém světě. Rovněž kosmické agentury přikládají exoplanetám velkou důležitost. Americký teleskop Kepler objevil téměř 50 % známých exoplanet, ale zajímavé novinky přinesly i mise Gaia či TESS. Evropa nechce zůstat pozadu a chystá hned dvě observatoře věnované výzkumu exoplanet – PLATO a ARIEL.

6. Gama záblesky – Nejenergetičtější události ve vesmíru

Nejenergetičtější události v našem vesmíru, to jsou gama záblesky. Objeveny byly v 60. letech a původně byla obava, že může jít o tajné testy jaderních zbraní Sovětského svazu. Nakonec se však prokázal jejich astronomický původ a dnes už i víme, že se dělí na dva typy, krátké a dlouhé. Oba typy už jsme dokázali i fyzikálně vysvětlit. Gama záblesky, o jejichž monitoring se stará observatoři Swift, ovšem stále nabízí mnoho zajímavého. Víte například, že jeden gama záblesk byl viditelný i pouhýma očima? A víte, co by se stalo, kdyby ke gama záblesku došlo poblíž Země?

7. Kvantová mechanika – Nejúspěšnější vědecká teorie dějin

Ve fyzice, i ve vědě obecně, máme celou řadu velmi úspěšných teorií. Ať už jde o teorii Velkého třesku, obecnou relativitu, deskovou tektoniku, či evoluční teorii. Nejpřesněji potvrzenou teorií dějin je však kvantová mechanika. Zdánlivě zcela antiintuitivní teorie popisující chování objektů mikrosvěta, ale i makrosvěta. Některé její aspekty lidi fascinují už desetiletí, já se však pokusím ukázat, že ty věci, které se obvykle zdají jako nejzáhadnější jsou ve skutečnosti poměrně logické. Ukážu vám však jiné záhady, které vám nedají spát.

8. Černé díry – Nejextrémnější objekty ve vesmíru

Náš vesmír obsahuje mnoho zvláštních objektů, avšak těmi nejzvláštějšími a nejextrémnějšími jsou zřejmě černé díry. Tyto záhadné objekty vznikají gravitačním kolapsem, například z hvězd na konci života. Mezi širokou veřejností jsou díky sexy názvu a své tajemnosti velmi populární. Přitom jsou však velmi důležité i pro fyziku. S jejich pomocí můžeme testovat mnohé aspekty obecné relativity, i kvantové mechaniky. Díky nim jsme také poprvé přím zachytili gravitační vlny. A věděli jste, že z černých děr by bylo také možné čerpat energii?

9. Neutrina – Stále záhadné částice

Neutrina jsou částice, které máme všude kolem nás. Lidským tělem projdou každou sekundu stovky miliard neutrin, avšak za celý život se v těle zachytí jedno, maximálně dvě neutrina. Tyto částice totiž s hmotou běžně neinteragují. I když je tedy známe už 70 let, stále u nich zůstává mnoho záhad. Například stále nevíme jakou hmotnost neutrina mají. Proto se neutrinům věnuje ve fyzice velká pozornost. Navíc nám neutrina mohou prozradit mnohé o raném vesmíru, nitru Země, nebo třeba o explozích supernov.

10. Kapalné helium – Nejúžasnější látka ve vesmíru

Helium, druhý nejlehčí prvek, je taky prvek velmi zajímavý. Běžná populace zná helium pravděpodobně kvůli pouťovým balonkům a tomu, že při vdechování helia dochází ke změně hlasu. Možná někdo ještě slyšel o využití v dýchacích směsích pro potápěče. Věděli jste ale, že jde o jediný prvek, z nějž nelze za standarndího tlaku vytvořit pevnou látku ani při hlubokém zmrazení? A co teprve heliové chlazení kosmických sonda. Helium má navíc vlastnost, která z něj činí tu pravděpodobně nejzázračnější látku ve vesmíru – supratekutost.

11. Kosmické záření – Největší nebezpečí pro astronauty i lidstvo?

Svatým grálem pilotované kosmonautiky je let na Mars. Cestám k rudé planetě, ale i k jiným vzdáleným tělesům Sluneční soustavy, ovšem brání celá řada překážek. Jednou z těch zcela zásadních je kosmické záření. Ze Slunce, ze zdrojů v Mléčné dráze i ze zdrojů mimo naši Galaxii, přilétá velké množství částic, které jsou pro astronauty velmi škodlivé. Můžeme se proti kosmickému záření nějak účinně chránit? A co vůbec víme o částicích, které k nám přilétají a o zdrojích, které je generují?

12. Jak komunikovat s mimozemšťany?

Jsme v Mléčné dráze sami? Nebo existuje v Galaxii jiná vyspělá civilizace? A pokud ano, dokázali bychom ji najít a spojit se s ní? Jak rychle a jak konkrétně by taková komunikace probíhala? Jaké prostředky bychom pro komunikaci mohli použít? Dospěli by mimozemšťané ke stejným vědeckým poznatkům a dokázali bychom jim vysvětlit pojmy a věci, které považujeme za samozřejmé?

13. Jak nás vesmír může zabít?

Mohlo by se na první pohled zdát, že vesmír je dobře přizpůsobený život a jde o přátelské místo. Na druhý pohled je ale jasné, že na nás na Zemi i v kosmu čeká mnoho nebezpečí. Co všechno nás může zabít? Bojíte se zemětřesení, tsunami či supervulkánů? V hlubinách vesmíru číhají ještě děsivější nebezpečí. Černé díry, které by z vás dokázaly udělat špagetu, nebo magnetary, které by vás spolehlivě zabily svým magnetickým polem na několik desítek tisíc kilometrů.

14. Rádiová astronomie aneb Největší observatoře světa

Radioastronomie je téměř nerozlučně spojena s observatořemi umístěnými na zemském povrchu. Známy jsou zejména obří parabolické antény jako čínský FAST, Arecibo na Portoriku či americký Green Bank. Stejně důležité jsou však i soustavy desítek menších radioteleskopů, například americká VLA nebo ALMA v Chile. Pozemní radioastronomie má na kontě množství přelomových objevů. Málo se však ví, že proběhlo i několik pokusů o vypuštění kosmických radioteleskopů. I ony mají v astronomii své místo. A dočkáme se obřího teleskopu na odvrácené straně Měsíce?

15. Mikrovlnná astronomie aneb Od Velkého třesku po Mléčnou dráhu

Když se řeknou mikrovlny, většina lidí si patrně ihned představí rychlý ohřev jídla, ale jen málokdo si spojí tuto součást elektromagnetického spektra s astronomií. Přitom právě mikrovlnná oblast má na kontě jeden z nejdůležitějších objevů v historii astronomie, reliktní záření z konce Velkého třesku. Observatoře pracující v mikrovlnné oblasti nám mohou prozradit důležité informace o vzniku vesmíru, formování a evoluci kosmických struktur, ale i o naší Mléčné dráze. Bez přehánění můžeme říci, že zásadní kosmologické parametry víme zejména právě díky sondám pozorujícím mikrovlny.

16. Infračervená astronomie aneb od IRASu po Euclid

Infračervené záření bylo objeveno už na konci 18. století, jako druhá součást elektromagnetického spektra. Dnes má celou škálu různých aplikací, zejména v souvislosti s termokamerami a přenosem informací na krátkou vzdálenost. Infračervené teleskopy jsou už také desítky let běžnou součástí pozemní i kosmické astronomie. Tyto vlnové délky se totiž velmi hodí pro pozorování mimořádně vzdálených objektů a díky nim dokážeme prohlédnout i kosmický prach a spatřit tak objekty, které bychom běžnými optickými observatořemi neviděli.

17. Optická astronomie aneb Velký, větší a největší

Pohled na noční oblohu fascinoval naše předky od nepaměti. Není proto divu, že astronomie patří mezi nejstarší vědy, začala se rozvíjet již ve staré Babylonii a Řecku. Dlouho však lidé museli spoléhat jen na vlastní zrak. Až na počátku 17. století přišly první dalekohledy, čímž se možnosti pozorování značně rozšířily. Od té doby jsme díky optickým teleskopům všech typů a velikostí učinili nepřeberné množství objevů. Není tak divu, že řada optických teleskopů byla vynesena do kosmického prostoru. Současně se však staví i nové pozemní observatoře o průměru až 40 metrů.

18. Ultrafialová astronomie aneb Špičkový výzkum galaxií

Ultrafialové záření si většina lidí spíše, než s vědou spojuje s opalováním a nebezpečím od Slunce. Přitom i ono má nezastupitelnou roli v historii astronomie. Některé z prvních observatoří v kosmickém prostoru pozorovaly právě v ultrafialové části spektra. Tu využíval také významný teleskop Galex, který zkoumal vznik a vývoj galaxií. Dnes by se mohlo zdát, že je ultrafialová astronomie spíše na okraji zájmu, ukážeme si však, kolik aktivních observatoří může na těchto vlnových délkách pozorovat a také to, že se některé významné ultrafialové observatoře teprve připravují.

19. Rentgenová astronomie aneb Skenování oblohy na vysokých energiích

První Nobelovu cenu za objev tzv. paprsků X získal pan Röntgen. Dnes se pro tento typ záření používá spíše jeho jméno. Z povrchu Země se astronomické objekty v rentgenovém záření pozorovat nedají, avšak po začátku kosmického věku zaznamenala rentgenová astronomie prudký rozvoj. Díky ní se podařilo potvrdit existenci první černé díry, či zajímavých pulsarů. Dnes máme v kosmu dvě velké observatoře XMM-Newton a Chandru a množství menších teleskopů. Do budoucna se navíc chystají mise několika dalších velkých rentgenových observatoří s obrovským potenciálem nových objevů. 

20. Gama astronomie aneb Hledání exrémně energetických zdrojů

Gama záření většinou známe jako nejpronikavější typ radioaktivního záření. Gama fotony ovšem nejsou spojeny jen s jadernými bombami či elektrárnami, ale detekujeme je i v kosmickém prostoru. Atmosféra tento typ záření blokuje, rozvoj gama astronomie proto začal až s érou kosmických letů. A velké objevy na sebe nenechaly dlouho čekat. Brzy následovaly i špičkové observatoře, Comptonův teleskop je nejtěžší náklad, který kdy raketoplán vynesl na oběžnou dráhu. I dnes je v provozu řada významných gama teleskopů a další se připravují.

Nobelovy ceny

1. Nobelovy ceny – opomenutí, odmítnutí, kontroverze

Nejprestižnější ocenění v udílených vědeckých oborech je Nobelova cena, která se uděluje už 126 let. Mohli byste si myslet, že vzhledem k její pověsti a prestiži probíhá výběr laureátů mimořádně pečlivě a co nejspravedlivěji. Částečně je to skutečně pravda. Ale přesto se už za více než století vyrojilo při udílení Nobelových cen mnoho kontroverzí a někteří vědci se cítili, často i právem, opomenuti. V přednášce si představíme některé z nejzajímavějších případů, zejména z oblasti fyziky.

2. Nobelovy ceny – astrofyzika a kosmologie

Ve vědeckém světě neexistuje prestižnější ocenění, než je právě cena pojmenovaná po švédském chemikovi a vynálezci Alfredu Nobelovi. Jedním z oceňovaných oborů je i fyzika. Některé její obory, například kvantová fyzika mívají laureáty často, jiné, jako třeba biofyzika či geofyzika zatím nevyhrály ani jednou. Ani astrofyzika neměla k Nobelovýcm cenám jednoduchou cestu. První vědci v tomto oboru získali cenu až po více než 75 letech od udělení prvního ocenění. A dodnes byla pouze třikrát udělena Nobelova cena, která přímo souvisí s kosmonautikou.

3. Čeští (skoro)držitelé Nobelových cen

Ve škole jsme se všichni učili, že naše země má jen dva laureáty Nobelovy ceny – Jaroslava Seiferta a Jaroslava Heyrovského. Co dkyž vám ale řeknu, že je to mnohem složitější? Na stránce Nobelových cen najdete u Česka hned šest laureátů. A existují i další držitelé Nobelovy ceny k nimž se můžeme hlásit. Kdo byli tito čtyři další čeští laureáti Nobelových cen? A kdo další lidé, kteří měli s Českem spojitost? A kteří čeští vědci Nobelovu cenu nezískali, i když mohli?

4. Ženy a Nobelovy ceny

Při pohledu na laureáty Nobelových cen se může zdát, že věda je téměř čistě mužský svět. Zatímco u ceny za mír a literatury je laureátek Nobelových cen vcelku hodně, i když i tam je poměr velmi nevyvážený, zejména u ceny za fyziku by mohl člověk snadno získat dojem, že v podstatě neexistují ženy, které by se fyzice věnovaly. Tak tomu ale není a nebylo. I ve fyzice, či chemii, najdeme celou řadu špičkových vědkyň, které mají zásluhu na přelomových objevech. Některé z nich si v přednášce představíme a podíváme se, proč nezískaly zasloužené Nobelovy ceny.

5. Jak získat Nobelovu cenu?

Rádi byste získali Nobelovu cenu? Jelikož jde o možná nejslavnější ocenění na světě, není divu. A rozhodně nejste jediní. Co byste měli splnit, pokud chcete Nobelovu cenu získat? Co byste měli dělat a co byste naopak dělat neměli? Na to se podíváme v této přednášce

6. Nobelovská nemoc

Nositelé Nobelových cen ve vědeckých kategorích jsou největší mozky lidstva. Přesto ani oni nejsou imunní vůči různým pseudovědeckým a pavědeckým vlivům. Dokonce by se dalo říci, že je takových laureátů Nobelových cen poměrně hodně, proto se někdy také mluví o Nobelovské nemoci. Někteří významní vědci nesmyslům pouze věřili, jiní je bohužel i sami šířili mezi veřejnost. Typickými příklady jsou třeba Linus Pauling, nebo Brian Josephson. Proč i ti nejchytřejší lidé podléhají bludům? Odpověď se pokusíme najít v této přednášce.

Horolezectví

1. Neuvěřitelné příběhy přežití

Dokážete si představit sestupovat z hory, když máte obě nohy zlomené? A co třeba být pět dní bez jediné kapky vody? Nebo trpět hladem tak dlouho, že musíte pro přežití začít jíst své mrtvé druhy? Mnozí lidé, kteří se pohybují v horách se dostali do velmi vážných situací a přesto dokázali přežít. Ty nejzajímavější a nejneuvěřitelnější příběhy si představíme v této přednášce.

2. Československé Himalájské dobrodružství

Českoslovenští a později čeští a slovenští horolezci mají ve světě velmi dobré jméno. A není divu. Některé z nejtěžších cest, které se dosud podařilo zdolat v asijských velehorách, vylezli právě naši horolezci. A i v současnosti mnozí horolezci z Česka a Slovenska navazují na své slavné předchůdce a předvádí skvělé výkony. Některé z nich si v přednášce představíme.

3. Být či nebýt na vrcholu aneb Spory o dosahování vrcholů a vylezení stěn

Slyšeli jste už někdy o legendárních hroolezeckých přátelstvích na laně, kdy jeden horolezec pro druhého umírá, nebo se s ním dělí o poslední kapky vody? Tyto krásné příběhy o nezdolném přátelství a lezecké cti ovšem bohužel neplatí vždy. I v horolezctví se podvádí, lže a mystifikuje. A nebo prostě jen dochází k omylům. Nedávno nás postihla kauza kolem toho, zda byl Messner jako první na vrcholech všech osmitisícovek. Ale různé spory a třenice kolem horolezeckých výkonů jsou mnohem starší a společně se na ty nejzajímavější podíváme.

Historie rentgenové astronomie

Rentgenové záření objevil v roce 1895 německý fyzik Wilhelm Conrad Röntgen. Jedná se o jeden z druhů elektromagnetického záření, jako je například i viditelné světlo nebo infračervené vlny. Oproti nim má ale rentgenové záření výrazně kratší vlnovou délku a naopak podstatně vyšší frekvenci a energii. Röntgen získal za svůj objev první Nobelovu cenu za fyziku v historii udělenou roku 1901. A není divu, jím objevené záření brzy nalezlo velké uplatnění například v lékařství. Mimochodem, v češtině a dalších jazycích se ujal název rentgenové záření právě na počest tohoto slavného fyzika. Sám Röntgen byl ovšem velmi skromný muž a proto dával přednost označení paprsky X (sám tento název vymyslel), což se dodnes používá v angličtině a mnoha jiných jazycích.

Rentgenové záření naštěstí pro pozemský život spodní vrstvy zemské atmosféry nepropouští, takže využití v astronomii bylo silně omezeno. Alespoň částečně proniká toto záření vyššími vrstvami atmosféry, takže v průběhu 30. a 40. let učinili vědci první objevy v této oblasti za pomoci sondážních raket. Na větší rozvoj této oblasti jsme si však museli počkat až do počátku kosmického věku v říjnu 1957, kdy se na oběžnou dráhu dostala první družice světa, Sputnik. Poněkud panická reakce ze strany Američanů je dobře známa, nicméně první americká družice na sebe nenechala dlouho čekat. A velmi brzy přišla na řadu i premiéra družic s vědeckým zaměřením, byť jejich přístroje byly z dnešního pohledu pochopitelně poněkud primitivní.

Důležité pro nás však je, že startu Sputniku si řada vědců naplno uvědomila potenciál kosmických observatoří a začala připravovat přelomové mise. Na americké straně stáli za rozvojem rentgenové astronomie zejména Riccardo Giacconi (nositel Nobelovy ceny pro rok 2002), Frank Paolini, Herbert Gursky a Bruno Rossi.  Tito muži stáli za první specializovanou rentgenovou observatoří Uhuru či dalším významným astronomickým rentgenovým dalekohledem HEAO-2 (Einsteinův dalekohled). Povšimněte si prosím, že hned dva ze čtyř průkopníků rentgenové astronomie v USA mají italská jména. Není to žádná náhoda, Rossi emigroval do USA kvůli hrozbě fašismu, Giacconi emigroval až po válce kvůli lepším podmínkám pro výzkum. V 60. letech už však oba měli občanství USA.

Návrh na velký rentgenový teleskop

A byl to právě Riccardo Giacconi, kdo navrhl NASA vypuštění velké observatoře zaměřené na pozorování rentgenového záření. Společně s ním je pod nápadem podepsán ještě další americký fyzik Harvey Tananbaum. Teleskop tehdy nesl název Advanced X-ray Astrophysical Facility (AFAX) a přípravné práce na jeho projektu byly zahájeny v roce 1977. Projekt vedlo Marshallovo kosmické středisko NASA ve státě Alabama a společně s ním Smithsonian Astrophysical Observtory ve státě Massachusetts. Práce probíhala celá 80. léta a pokračovala i do deváté dekády minulého století.

V roce 1992 ovšem došlo k zásadní změně. Aby mohly být sníženy celkové náklady, došlo k redukci celého projektu. Z původních dvanácti plánovaných zrcadel zůstalo osm a ze šesti připravovaných vědeckých přístrojů byly ponechány čtyři. Také došlo k úpravě plánované oběžné dráhy. Z kruhové se změnila n velmi protáhlou eliptickou, která má apogeum ve třetině vzdálenosti Měsíce od Země. To sice zamezilo možnosti servisní mise provedené pomocí amerického raketoplánu, na druhou stranu se díky tomu observatoř většinu doby drží nad Van Allenovými radiačními pásy.

Pojmenování observatoře

Velké observatoře NASA, nebo chcete-li vlajkové mise, se obvykle neoznačují akronymy za nimiž se skrývají složitá jména, ale jsou pojmenovány podle některého z významných vědců. NASA ani v tomto případě nebyla s označením AFAX spokojena, proto vypsala v roce 1998 soutěž na jméno pro nový velký rentgenový dalekohled. Vítězné duo, středoškolská učitelka Jatila van der Veen se svým studentem Tyrelem Johnsonem, navrhlo nazvat dalekohled podle významného indického astrofyzika Subrahmanyana Chandrasekhara, držitele Nobelovy ceny za fyziku pro rok 1983.

Chandrasekhar se sice nikdy přímo nezabýval rentgenovou astronomií, stojí však za lepším pochopením vysokoenergetických astrofyzikálních procesů. Jeho nejzásadnější práce totiž stanovuje maximální možnou hmotnost bílých trpaslíků, což dovoluje lépe porozumět nejen těmto zajímavým objektům, ale i tělesům příbuzným jako jsou neutronové hvězdy a černé díry. Chandrasekharovo jméno je ovšem pro pojmenování kosmické observatoře trochu dlouhé, proto výše zmínění autoři navrhli zkrácené pojmenování Chandra, což byla ostatně Chandrsekharova přezdívka. Navíc Chandra znamená v sanskrtu Měsíc.

Start a vypuštění

Původně se měla Chandra vydat do kosmického prostoru ještě v roce 1998, ale jak už to v kosmonautice často chodí, i tento program postihly odklady. Stavba teleskopu se o několik měsíců zpozdila, proto nakonec vypustil Chandru až raketoplán Columbia v průběhu mise STS-93. Ta byla zajímavá i proto, že raketoplánu (a kosmické lodi obecně, nepočítáme-li jednočlenný Vostok 6) velela poprvé žena, americká pilotka Eileen Collins. Po startu raketoplánu, k němuž došlo 23. července 1999, se Chandra odpoutala od orbiteru, pak se zažehly motory, které observatoř urychlily a dopravily na plánovanou oběžnou dráhu. Jelikož činí hmotnost Chandry téměř 23 tun, jde o vůbec nejtěžší náklad vynesený americkými raketoplány v historii jejich provozu.

První fáze samostatné činnosti teleskopu se neobešla zcela bez problémů. Při prvních několika průchodech radiačními pásy došlo k poškození CCD senzorů spektrometru ACIS. To se začalo řešit tím, že se tyto senzory při průchodu radiačními pásy odstraňují z ohniskové roviny dalekohledu, tím jsou chráněny a nenastává jejich další poškození. Kromě těchto obtíží ovšem fungovala observatoř na jedničku, proto už v září 2001 agentura NASA misi plánovanou na pět let prodloužila na dvojnásobek. Odborníci z Harvardovy univerzity, kteří jsou hlavními provozovateli teleskopu (ve spolupráci s MIT a s firmou Northrop Grumman Corporation), si tak mohli vydechnout úlevou.    

Průběh letu

I dále pokračoval let observatoře Chandra bez větších problémů. V roce 2004 byla například uveřejněna studie, že na základě analýzy stavu přístrojů Chandry se dá očekávat, že by mohla fungovat až patnáct roků. Úspěch Chandry a podobného evropského projektu XMM-Newton vedl k většímu zájmu o rentgenovou astronomii. Největším z následných projektů byla International X-ray Observatory, společné dílo americké NASA, evropské ESA a japonské JAXA. Později ovšem došlo ke zrušení programu. Neumřel však zcela. Jeho základy posloužily ESA při přípravě plánované velké budoucí rentgenové observatoře ATHENA. Americká strana mezitím navrhla ještě výkonnější teleskop Lynx.

Ale zpět k Chandře. Ta fungovala bez výraznějších obtíží až do října 2018, kdy došlo k závadě na jednom z gyroskopů. V důsledku toho byla Chandra uvedena do nouzového režimu. A to pouhý týden po další z velkých observatoří NASA, slavném teleskopu Hubble. Obavy odborníků o další osud mise se naštěstí ukázaly jako neopodstatněné. Závada byla během několika dní objevena a vyřešena. Vadný gyroskop skončil jako záložní a Chandra se rychle vrátila do stavu, kdy je schopna provádět vědecká pozorování. A jelikož si ji tu dnes připomínáme, nemělo by nás překvapit, že funguje dodnes, už 25 let. Původně plánovanou životnost tak překračuje už pětinásobně.   

Technická specifikace

Chandru sice označuji za dalekohled či teleskop, ale oproti optickým protějškům funguje dosti odlišně. Optické teleskopy mají obvykle poměrně jednoduchá parabolická zrcadla, byť jejich přesná konstrukce se samozřejmě liší v závislosti na konkrétním přístroji. Ty pozemní často disponují pokročilo technikou adaptivní optiky, ale to je na jiný článek. Rentgenové observatoře obvykle využívají tzv. Wolterův dalekohled, který speciálně pro použití při rentgenové astronomii navrhl v 50. letech německý fyzik Hans Wolter. Běžné konstrukce dalekohledů pro viditelné světlo jsou totiž v tomto případě nepoužitelné, jelikož by v takovém případě došlo k absorpci většiny rentgenových fotonů.

Důvod je v tom, že na dalekohledy pracující ve viditelném světle dopadají fotony téměř kolmo. Pro rentgenové záření potřebujeme konstrukci, kdy dochází k odrazu pod dosti malým úhlem. Wolterův dalekohled se tak skládá z několika do sebe vnořených paraboloidů a hyperboloidů potažených iridiem nebo zlatem. Jeden Wolterův dalekohled sám o sobě by navíc fungoval dosti špatně, vyskytovala by se u něj značná kóma neboli komatická aberace, kdy bychom bod neviděli jako bod, nýbrž jako větší objekt. To se zde řeší tím, že nepoužijeme jeden Wolterův dalekohled, ale hned dva. Díky tomu je možné pozorovat i v poměrně širokém zorném poli. Přesné detaily pozorování rentgenovými teleskopy prozkoumal německý fyzik Berndt Aschenbach v roce 1985.

Chandra používá celkem čtyři páry soustředných tenkostěnných Wolterových teleskopů typu I. Celá soustava se nazývá High Resolution Mirror Assembly (HRMA). Přední zrcadlo v každé dvojici je paraboloid, zadní hyperboloid. Zrcadla jsou vyrobena ze speciální lithium-aluminosilikátové sklokeramiky Zerodur vyráběné německou společností Schott AG. Tato sklokeramika je v astronomii široce používaná, disponují jí třeba i Keckovy dalekohledy nebo vzdušná observatoř SOFIA umístěná na palubě Boeingu 747. Tento materiál je potažen tenkou vrstvou chromu, který jej spojuje se svrchní lesklou vrstvou iridia. Zrcadla jsou dlouhá 0,84 metru a jejich průměr je 0,65 metru (nejmenší), 0,87 metru, 0,99 metru a 1,23 metru (největší). Ohnisková vzdálenost teleskopu je 10,02 metru.

Vynikající optická soustava zaručuje to, že 80 až 95 % přicházejícího rentgenového záření je soustředěno do oblasti o velikosti jedné úhlové sekundy. Kvůli mírně odlišné konstrukci zrcadel má Chandra ve srovnání s evropským teleskopem XMM-Newton menší sběrnou plochu, avšak na druhou stranu zase disponuje lepším rozlišením. A to až 0,5 obloukové vteřiny, což je tisíckrát více než měl první rentgenový dalekohled na oběžné dráze v historii. Co se týče citlivosti, Chandra dokáže měřit rentgenové záření o vlnové délce 0,12 až 12 nanometrů, což odpovídá energiím 0,1 až 10 keV. 

Hmotnost teleskopu dosahuje 5 860 kilogramů, suchá hmotnost bez pohonných hmot pak 4 790 kilogramů. Pozor, neprotiřečím si s podkapitolou výše, kde jsem uvedl, že s hmotností téměř 23 tun byla Chandra nejtěžším vypuštěným nákladem z paluby amerických raketoplánů. Obojí je pravda. Hmotnost po odpoutání od Columbie se totiž počítá včetně urychlovacího stupně, který Chandru dopravil na cílovou oběžnou dráhu. Jeden oběh kolem Země po této vysoké eliptické dráze jí trvá 65 hodin a v apogeu je jedním z nejvzdálenějších lidmi vyrobených objektů obíhajících naši planetu.

Díky umístění na tuto dráhu může Chandra celých 55 hodin z 65 hodin oběhu nepřetržitě provádět užitečná vědecká pozorování. Aby bylo možné namířit na požadovaný objekt a udržovat pozici, disponuje observatoř gyroskopy, sluneční senzor a také dvě sady trysek. Právě i to zaručuje možnost tak vynikajících pozorování, jako Chandra už 25 let dělá, bez těchto technických postupů by kvalita vědeckých výsledků nebyla ani zdaleka taková.

Vědecké přístroje

Jak už jsme si řekli výše, věda byla v průběhu návrhu observatoře Chandra bohužel poněkud očesána. I tak však disponuje observatoř na tu dobu skvělými vědeckými přístroji. Dva hlavní instrumenty jsou součástí tzv. vědeckého přístrojového modulu (SIM) umístěného v ohniskové rovině teleskopu. Jednoduše řečeno jsou tedy zcela vepředu na tubusu dalekohledu. Tyto dva zásadní přístroje se jmenují ACIS a HRC. ACIS je právě ten přístroj, jehož CCD senzory utrpěly při prvních průchodech Van Allenovými pásy a tudíž se na něj nyní dává více pozor.

ACIS je jinak pokročilý CCD zobrazovací spektrometr, který se skládá z deseti CCD čipů a umí nám u požadovaného objektu ukázat jeho obraz i změřit spektrum. Nezapomínejme, že měření spektra je velmi důležité, neboť nám poskytuje mnoho užitečných informací, zejména o chemickém složení objektu a jeho radiální rychlosti (rychlost ve směru k nám nebo od nás). Citlivý je na rentgenové záření o energii 0,2 až 10 keV. HRC je kamera s vysokým rozlišením. Disponuje dvěma mikrokanálovými destičkami určenými k detekci jednotlivých fotonů a pracuje v rozmezí 0,1 až 10 keV. Časové rozlišení je u HRC 16 mikrosekund.

Oba přístroje, jak ACIS, tak HRC jsou polohovatelné, lze je tedy v průběhu pozorování natáčet a posouvat dle potřeby. Navíc jsou použitelné nejen samostatně, ale taktéž ve spolupráci s jednou ze dvou optických mřížek. Ty se vkládají do dráhy záření za zrcadly a poskytují observatoři možnost dělat spektroskopii s vysokým rozlišením. Jedna z nich je vysokoenergetická, druhá nízkoenergetická. Vysokoenergetická spektrální mřížka(HETGS) pracuje v rozmezí energií 0,4 až 10 keV, nízkoenergetická (LETGS) na úrovni 0,09 až 3 keV. Obě poskytují velmi přesná spektrální data, která jsou potřebná pro mnohé vědecké studie. Ty sice často neukazují úchvatné snímky vesmíru jako třeba JWST, ale bez Chandry a rentgenových observatoří obecně bychom se při průzkumu kosmu neobešli.

Nejvýznamnější objevy

Chandra stojí za celou řadou zajímavých vědeckých objevů, samozřejmě není prostor zde všechny podrobně rozebírat, proto alespoň stručně některé z nich. Podrobnější představení některých z nich snad někdy příště v nějakém budoucím článku a ostatně, o několika pozoruhodných výsledcích Chandry jsme už v minulosti na našem kanálu hovořili.

Observatoř se v minulosti podívala třeba na několik zbytků po výbuších supernov v naší Galaxii jako jsou Krabí mlhovina a Cassiopeia A. V Krabí mlhovině viděla kromě centrálního pulsaru také prstenec hmoty kolem něj, který dříve žádná sonda nespatřila, a také výtrysky, jež viděly dřívější dalekohledy jen velmi slabě. U Cassiopeii A se podařilo vůbec poprvé ve středu mlhoviny zaměřit kompaktní objekt, pravděpodobně pulsar, možná však černou díru. Chandra také pozorovala pozůstatek po supernově SN 1987A ve Velkém Magellanově mračnu, vědce ohromily zejména snímky rázové vlny supernovy. A na pozůstatku supernovy IC 443 je zase fascinující to, že neutronovou hvězdu vzniklou výbuchem supernovy objevily s pomocí dat z Chandry středoškolští studenti. 

V Mléčné dráze pozorovala Chandra i centrální supermasivní černou díru Sagittarius A*, u níž poprvé v historii nalezla rentgenovou emisi. Později, v roce 2015 právě u této černé díry pozorovala rentgenovou erupci asi 400 krát silnější než byl dřívější rekord. Původ jevu není dodnes zcela jistě objasněn, astronomové se však domnívají, že za ním stojí buď rozpad planetky padající do černé díry nebo zvláštní chování siločar magnetického pole v plynu padajícím do černé díry. Stranou zájmu nezůstala ani obří černá díra ve středu galaxie M87, kde Chandra objevila tlakové, rázové i zvukové vlny, což pomohlo pochopit vývoj tohoto objektu.

Ale co je ještě významnější, právě Chandra má zásluhu na objevu prvního zástupce tzv. středních černých děr, objektů, které by měly mít hmotnost mezi hvězdnými černými dírami (jako vznikají po explozích supernov) a supermasivními černými dírami (jako je Sagittarius A*). Až do pozorování naší observatoře je však nikdo nikdy nedetekoval. To se poprvé podařilo v galaxii M82 v souhvězdí Velké medvědice ve vzdálenosti asi 10 milionů světelných let.

Bez zajímavosti nejsou ani pozorování v rámci naší Sluneční soustavy. Povedlo se například objasnit, že rentgenové záření emituje Jupiter z oblasti rovníku, nikoliv pólů, jak se dříve myslelo. Později Chandra viděla rovněž rentgenovou emisi z Pluta, což bylo vůbec první pozorování rentgenového záření z objektu Kuiperova pásu. Naposledy změřila i rentgenové záření u Uranu, ačkoliv zde není objev ještě zela spolehlivě potvrzen. Se Sluneční soustavou souvisí i pozorování rentgenového stínu měsíce Titanu při průchodu Krabí mlhovinou, nebo studium hnědého trpaslíka obíhajícího hvězdu velmi podobnou našemu Slunci.

Někdy však Chandra hledí naopak do velmi vzdáleného vesmíru. Podařilo se jí například poprvé spojit emisní spektrální čáry rentgenového záření s konkrétním gama zábleskem. Sledovala i slučování několika kup či nadkup galaxií, u několika z nich se podílela na klíčových měřeních, které dosti jasně prokazují přítomnost temné hmoty v takovýchto systémech. Nejznámějším podobným příkladem je tzv. Bullet Cluster, o němž jsme zde už v několika článcích hovořili. Zde kromě důkazu temné hmoty přinesla i poznatky o tom, zda a jak interagují částice temné hmoty samy se sebou. Za zmínku stojí i měření Hubbleova parametru rychlosti kosmické expanze, který Chandra určila pomocí Sunjajevova-Zeldovičova jevu.

Některé objevy Chandry jsou prozatím ještě nepotvrzené, avšak o to zajímavější. Pokud by se potvrdily, znamenaly by opravdovou revoluci. Právě ty jsme si dnes nechali na konec. Možná si ještě vzpomenete na článek, který jsme věnovali možnému nálezu exoplanety ve vírové galaxii M51 vzdálené asi 28 milionů světelných let. Detekce byla uskutečněna pomocí metody tzv. zákrytu rentgenového záření. Mělo by jít o planetu o velikosti Saturnu v binárním systému hmotné hvězdy a černé díry či neutronové hvězdy. Výsledek vypadá poměrně důvěryhodně, ověřit jej však bude možné až za několik desítek let, až se zopakuje rozmístění objektů a potenciální planety v dané oblasti. To už však pravděpodobně bude úkol pro úplně jinou rentgenovou observatoř než je Chandra.

Druhý spekulativní objev se týká objektů RX J1856.5−3754 a 3C58. Nezapamatovatelné názvy, avšak fyzikálně mimořádně zajímavá tělesa. Astrofyzikové mají za to, že se jedná o pulsary, rychle rotující neutronové hvězdy, zbytky po výbuších supernov. Data z Chandry však ukazují, že by mohlo jít o ještě podivnější objekty, tzv. kvarkové hvězdy. To jsou hypotetické hvězdy s tak obrovskou teplotou a tlakem, že se v nich nachází kvarková hmota složená z volných kvarků. U výše zmíněných objektů se zdálo, že jeden je na běžnou neutronovou hvězdu moc malý, druhý zase moc chladný. Návrh se ovšem setkal se značnou skepsí odborné komunity. Mezitím se objevily některé další objekty navrhované na kvarkové hvězdy. Dosud se ovšem nikdy nepodařilo reálnou existenci kvarkové hvězdy potvrdit.

Závěr

Dnešní výroční článek připomínající legendární rentgenovou observatoř Chandra je u konce. Co však doufejme u konce není je činnost tohoto významného přístroje, který už vědecké komunitě přinesl mnoho dobrého. Věřme, že se zde někdy v budoucnu znovu sejdeme u článku pojednávajícím o dalším zajímavém pozorování teleskopu Chandra.