Obsah:
Stratosférická observatoř pro infračervenou astronomii NASA (SOFIA) je platforma pro pozorování hvězd, která se nepodobá žádné jiné.
SOFIA pozoruje mlhoviny a galaxie v různých "barvách" infračerveného světla. Možná se nemůže pochlubit tak velkým zrcadlem jako někteří jeho pozemskí příbuzní a netěší se úplné svobodě od zemské atmosféry jako Spitzerův vesmírný dalekohled, ale schopnost SOFIA zachytit široký rozsah vlnových délek a rozlišit jemné odstíny barev z ní dělají hvězdárnu, která nemá v astronomickém světě konkurenci. Skutečnost, že SOFIA žije v letadle, je také velmi pozoruhodná, protože provedla pozorování z více než tuctu zemí na obou polokoulích.
"Tato observatoř nám umožňuje přístup do části vesmíru, kterou jinak nemůžeme studovat z žádného jiného zařízení," řekl Naseem Rangwala, vědecký pracovník projektu NASA SOFIA.
SOFIA na obloze
SOFIA, která převzala řízení od Kuiper Airborne Observatory, předchozího vysoko létajícího infračerveného oka NASA, sleduje oblohu od roku 2010 a je naplánována na provoz až do začátku 30. let 20. století. Observatoř má podobu kompaktního Boeingu 747, dovybaveného speciálně pro tento účel. Letadlo provede asi čtyři lety každý týden, přičemž křižuje 10 hodin v kuse mezi 40 000 a 44 000 stopami (12 000 a 13 000 metry), čímž převyšuje více než 99 % vodní páry rozptylující infračervené záření. v zemské atmosféře. Většinu roku SOFIA působí z Kalifornie, ale podniká také výlety na Nový Zéland za pozorováním hvězd na jižní polokouli a také do Německa, jehož vesmírná agentura vyvinula tři z osmi přístrojů platformy.
Velké dveře v zadní části plavidla se otevírají a odhalují 8,9 stop (2,7 m), téměř 20 tun vážící zrcadlo, které se hbitě otáčí, aby udrželo pevný zámek na svých nebeských značkách, zatímco se letadlo pohupuje a vibruje.
"Jedna z věcí, které mám nejraději, je právě sledování dalekohledu," řekl Michael Person, planetární vědec z Massachusettského technologického institutu, který používá SOFIA ke studiu planetárních atmosfér. "Nakonec si uvědomíte, že dalekohled je naprosto nehybný, jak má být, aby mířil na cíl, a je to letadlo a vy a všechno ostatní, co se tlačí a pohybuje."
Z hlavní kabiny byla odstraněna sedadla, aby byla přeměněna na řídicí místnost s konzolami namontovanými na stole pro operátory přístrojů, datové analytiky a hostující vědce. Letová posádka a navigátoři visí na horní úrovni a přední část letadla si ponechává sedadla pro vzlet, přistání a kochání se výhledem. "Na jižní polokouli můžete vidět světla polární záře," řekl Rangwala. "Je to úžasný zážitek."
Čím je SOFIA výjimečná
Přenosné, špičkové observatoře nejsou levné. SOFIA stála v roce 2017 provoz 85,2 milionů dolarů, což ji řadí do blízkosti Hubbleova vesmírného dalekohledu jako jednoho z nejdražších programů NASA (ačkoli DLR, německá vesmírná agentura, nese 20 % nákladů SOFIE). Ale mise, na kterých teleskopy pracují, nemohou být odlišnější.
Jakmile dalekohled dorazí do vesmíru, je to obvykle konec jeho vývoje. SOFIA, která se však každý den vrací na zem, může přidávat nové nástroje a upgradovat ty staré, aniž by odpálila jedinou raketu.
V roce 2015 Německé středisko pro letectví a kosmonautiku modernizovalo svůj německý přijímač pro astronomii na terahertzových frekvencích (GREAT) na palubě SOFIA. S novým hardwarem byli vědci schopni v hlubokém vesmíru identifikovat molekuly hydridu helia - typ molekul, o kterých se dlouho předpokládalo, že se účastnily prvních chemických reakcí ve vesmíru. "Tuto molekulu předpovídali teoretici po celá desetiletí," řekl Rangwala. "Konečně jsme to našli."
V loňském roce pak byla uvedena online vysokorozlišovací vzdušná širokopásmová kamera Plus (HAWC+) společnosti SOFIA, která výzkumníkům umožňuje zobrazovat magnetická pole a studovat roli, která hrají při vytváření hvězd.
Další unikátní vlastností SOFIA je její sortiment. Některé dalekohledy se specializují na několik konkrétních barev infračerveného světla. Jiné, jako připravovaný vesmírný dalekohled Jamese Webba, jsou výkonné, ale úzce zaměřené na malý bod vesmíru. SOFIA však umí všechno. Jeho přístroje pokrývají většinu infračerveného spektra od několika mikronů po stovky. Hvězdy hoří dostatečně jasně, aby vyzařovaly viditelné světlo, ale v této další části spektra dokáže SOFIA rozeznat slabší, chladnější objekty od galaxií přes mlhoviny až po prachová mračna, podobně jako infračervené brýle dokážou v noci rozeznat lidi a zvířata. Dalekohled také dokáže rozeznat jeden odstín od druhého se vzácnou přesností – což je důležitá schopnost pro rozpoznání otisků prstů jednotlivých molekul.
Vědecké příspěvky SOFIE
Astronomická komunita plně přijala unikátní resumé dovedností platformy. Například Michael Person, vědecký pracovník z MIT, použil SOFIA k pozorování Pluta v létě 2015. On a jeho kolegové studovali atmosféru trpasličí planety již 20 let prostřednictvím jevu podobnému zatmění zvanému occultation – když se Pluto pohybuje dovnitř. před hvězdou, vrhající stín do vesmíru. V tu chvíli hvězdné světlo prochází atmosférou Pluta a každý dalekohled, který se ocitne v maličkém stínu Pluta, může získat nějaké informace o plynech, které trpasličí planetu obklopují.
Většina zákrytových stínů však padá přes oceán, a i když ne, jejich cestu přes Zemi je těžké předvídat. Ale SOFIA dokáže překonat obě tyto výzvy. V červnu 2015 se Person ocitl na palubě letadla, zavolal z MIT s konečnými předpověďmi a aktualizoval navigátory, kteří v reálném čase upravili letový plán, aby pronásledovali stín Pluta přes Tichý oceán. "Na poslední chvíli můžeme přemístit tak, že nemůžete jen rychle pohnout dalekohledem na zemi," řekl Person.
Improvizace týmu se vyplatila. Pozorováním atmosféry Pluta ve dvou barvách byli schopni pomoci urovnat dlouhodobou debatu o tom, zda rozmazanost trpasličí planety ukazuje na zákal nebo teplo. O dva týdny později proletěla kolem Pluta sonda New Horizons a potvrdila svá zjištění: Pluto bylo mlhavé. "Byl to v podstatě ideální experiment," řekl Person.
Nedávno se SOFIA pustila do dvou starších programů – oba vyžadují pozorování trvající mnoho hodin. Jedním z nich je studovat skupiny hvězd různých velikostí, aby se zjistilo, zda jejich bubliny a rázové vlny usnadňují nebo ztěžují vznik jiných hvězd poblíž.
Druhý cílí na velký úsek středu Mléčné dráhy o velikosti čtyř úplňků. Navzdory velkému množství hvězdných složek se zdá, že něco brání zrození hvězd v této oblasti a výzkumníci doufají, že podrobnější snímky jim pomohou zjistit, co.
I když je výkonnější vesmírný dalekohled Jamese Webba online, Rangwala zdůraznil, že komplementární povaha SOFIA z něj udělá ještě cennější část flotily astronomického hardwaru NASA. Takové rozsáhlé mapy Mléčné dráhy budou nezbytné pro pomoc mnohem úžeji zaměřenému vesmírnému dalekohledu, aby se zorientoval, řekla. "Pokud chce vědět, kam ukazovat, [SOFIA] může poskytnout některé z nejpřesnějších ukazovacích informací."
