Radiová astronomie

Záření v rádiové oblasti objevil zaměstnanec Bellových telefonních laboratoří v Holmdelu Karl Jansky, když zkoumal vliv atmosférických poruch na radiotelefonní spojení mezi oceány na vlnových délkách 10 až 20 metrů, které se projevovalo jako šramot a praskot. Při řešení této záhady navrhl v roce 1929 speciální anténu, jejíž konstrukci dokončil v roce 1931. Anténa byla otočná, měla průměr přibližně 30 metrů, výšku 6 metrů a umožňovala příjem radiových vln s vlnovou délku 14,6 metru. Do té doby vědci předpokládali, že poruchy závisí na blízké bouřce. Jansky žádnou takovou skutečnost neobjevil. V roce 1932 zjistil pravidelně se opakující rušení každých 23 h a 56 min pocházející ze stejného směru v prostoru. Vzhledem k periodě se Jansky domníval, že poruchy přicházejí z vesmíru, po řadě dalších měření zjistil, že rušení přichází ze souhvězdí Střelce, z centra naší Galaxie. Jansky objev publikoval v roce 1933 a dál se problémem nezabýval.

Karl Jansky a jeho anténa.
Zdroj: www.nrao.edu. Autor: NRAO / AUI / NSF.

Janskyho objev potvrdil v roce 1937 Grote Reber, který na svém dvorku v americkém Wheatonu sestrojil první parabolickou anténu s průměrem 9 m. Na frekvenci 160 MHz se mu podařilo zachytit mimozemské signály. V roce 1941 dokončil první systematickou radiovou mapu oblohy. Repliky antény Karla Janskeho a Grote Rebera jsou postaveny jako památník v západní Virginii na observatoři NRAO (National Radio Astronomy Observatory) v Green Banku.

Během druhé světové války se citlivost rádiových přijímačů výrazně zlepšila. James Hey objevil v roce 1942 radiové záření Slunce. Hey působil za druhé světové války u protileteckého radaru a dostal za úkol prozkoumat signál, o němž se jeho nadřízení domnívali, že se jedná o pokusy rušení protiletadlové obrany. Hey si všiml, že rušení v podobě svítících bodů přichází ráno z východu, v poledne z jihu a večer ze západu. Identifikoval je jako rádiové záření Slunce. Svou domněnku konzultoval s Greenwicheskou observatoří a ti mu potvrdili, že v inkriminovanou dobu přecházela přes sluneční disk řada skvrn.

Po skončení druhé světové války pak astronomové využili vojenských radarů k pozorování oblohy. Teprve kolem roku 1960 byl k dispozici solidní katalog rádiových zdrojů, který však obsahoval jen několik set objektů. Mezi další významné objevy rádiové astronomie patří rádiové záření Jupiteru (1955), kvasary (1962), reliktní záření, neutronové hvězdy a organické molekuly v mlhovinách (1968), pulsary (1967) apod.

Pro radioastronomii se používají velmi krátké vlny a mikrovlny (vlnové délky v rozpětí několika cm až 10 m). Záření delších vlnových délek k povrchu nedojde, protože jsou pohlceny v ionosféře. Ve výškách od 50 do několika set kilometrů existuje velké množství iontů a elektronů, které dlouhovlnné radiové záření odráží zpět do vesmíru. Tato vrstva funguje i opačně. Zaručuje totiž, že rozhlasové vysílání na dlouhých vlnách neuniká do meziplanetárního prostoru, ale šíří se při povrchu Země.

K příjmu radiových vln z vesmíru se používají radioteleskopy, které se skládají z reflektoru, který má za úkol zachytit co nejvíc vln z určitého směru a soustředit je do ohniska, v němž je umístěná anténa. Mezi největší radiové dalekohledy patří Arecibo, postavený na ostrově Portoriko v roce 1963. Průměr antény je 304 metrů, anténa vyplňuje celé údolí. Povrch tvoří 40 000 hliníkových desek uspořádaných do kulové plochy s poloměrem křivosti 265 metrů. V roce 1997 proběhla kompletní rekonstrukce dalekohledu. V roce 1999 se dalekohled proslavil projektem SETI (Search for ExtraTerrestrial Ineligent) na vyhledávání mimozemské civilizace. Data tohoto projektu zpracovávají spořiče obrazovek milionů domácích počítačů (více informací o tomto programu naleznete na setiathome.berkeley.edu).

Arecibo.
Zdroj: www.nasa.gov.

Síť 27 radioteleskopů poskládaných do tvaru Y s délkou ramene 36 km nese název Very Large Array (VLA). Od roku 1971 je postaven ve státě Nové Mexiko v nadmořské výšce 2124 m. Celá síť byla do provozu uvedena o deset let později, tedy v roce 1981. Radioteleskopy slouží ke studiu atmosférických jevů, počasí, ke sledování drah družic a k pořizování astronomických snímků ve vysokém rozlišení. V lednu 2010 byla její činnost ukončena a stávající teleskopy vybaveny novou technologií. Síť deseti radioteleskopů na různých místech světa s názvem Very Long Baseline Array (VLBA) byla dokončena v roce 1993. Průměr každé antény je 25 metrů, nejdelší základna činí úctyhodných 8600 km. K nejznámějším patří radioteleskop na hoře Mauna Kea nebo radioteleskop postavený na hoře Kitt Peak v Arizoně.

V roce 2016 byl do provozu uveden čínský radioteleskop Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (FAST), jehož výstavba trvala pět let. Průměr reflektoru mamutího teleskopu má půl kilometru a skládá se ze 4450 trojúhelníkových panelů. Zabírá celé údolí v odlehlé oblasti jihozápadní čínské provincie Kuej-čou. Svými rozměry výrazně překonal radioteleskop Arecibo v Portoriku. Během jednoho z testů přijal radioteleskop signály z pulzaru vzdáleného 1351 světelných let. Jeho citlivost je tak velká, že vyžaduje radiový klid v okruhu pěti kilometrů, což si vyžádalo přesídlení více než 8000 lidí.