O příští vesmírný dalekohled NASA se utkají 2 návrhy vesmírných teleskopů

Vesmírný teleskop PRIMA by pozoroval vesmír ve vzdáleném infračerveném světle, zatímco AXIS by byl orbitální detektor rentgenového záření. Týmy, které stojí za dvěma potenciálně novými vesmírnými teleskopy, se pustily do závěrečných projektových studií, aby se utkaly o to, který z nich bude první z nové třídy misí NASA „Probe“.

PRIMA (Probe far-Infrared Mission for Astrophysics) bude zkoumat vesmír na nejdelších infračervených vlnových délkách, čímž vyplní mezeru mezi tím, co může pozorovat vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST) v blízké a střední infračervené oblasti, a tím, co pozorují radioteleskopy. Dne 8. listopadu 2024 se mezinárodní tým PRIMA – vedený Jasonem Glennem z Goddardova střediska vesmírných letů NASA a zahrnující vědce z USA a Evropy – sešel v Laboratoři tryskového pohonu JPL v Kalifornii na workshopu, kterým zahájil projektovou studii.

Mise, proti které se PRIMA postaví, je AXIS (Advanced X-ray Imaging Satellite). Observatoř AXIS, kterou vede Chris Reynolds z Marylandské univerzity, by měla studovat černé díry ve vzdálených galaxiích v raném vesmíru, které objevil JWST a zkoumat, jak mohou aktivní černé díry a výbuchy supernov ovlivnit okolní galaxie. Mise by rovněž sledovala „přechodné jevy“ – záblesky rentgenového záření, které by mohly pocházet z explodujících hvězd, záblesků gama záření, poruch na magnetických neutronových hvězdách nebo sporadické akrece na černé díry.

Oba týmy mají čas do roku 2026, aby se prosadily, protože každý z nich na to dostal 5 milionů dolarů, a vybraná mise odstartuje v roce 2032.

Na projektu PRIMA se podílí Institut Maxe Plancka pro astronomii v německém Heidelbergu, kde vědci zkonstruují důležité součásti mise, včetně dvou vysoce přesných, aktivně ovládaných zrcadel pro řízení paprsku, tzv. „dvouosých měničů ohniskové roviny“. Ty budou schopny usměrňovat světlo vstupující do dalekohledu a odrážející se od jeho 1,8metrového hliníkového zrcadla směrem k senzorům ve dvou přístrojích, což umožňuje zobrazení jakékoliv části oblohy v zorném poli dalekohledu PRIMA s vysokým rozlišením.

Těmito dvěma přístroji jsou PRIMAger (PRIMA imager) a FIRESS (Far-Infrared Enhanced Survey Spectrometer), které budou pozorovat světlo o vlnových délkách mezi 24 a 261 mikrony (JWST vidí až do 28,3 mikronu, což je vzdálený konec středního infračerveného pásma). Teleskop PRIMA bude stokrát citlivější než jeho předchůdci: Spitzerův vesmírný teleskop NASA a Herschelova vesmírná observatoř Evropské kosmické agentury, a tým, který za ním stojí, tvrdí, že bude schopen detailně měřit chemické složení disků, v nichž se kolem mladých hvězd tvoří planety.

Vzhledem k tomu, že infračervené světlo může být snadno potlačeno tepelným vyzařováním samotného teleskopu, musí být dalekohled PRIMA kryogenicky ochlazen na -269 stupňů Celsia, což je jen čtyři stupně nad absolutní nulou. To má však jednu výhodu: přístroje mohou používat supravodivé senzory zvané kinetické indukční detektory (KID), které počítají jednotlivé fotony a přesně zaznamenávají jejich energii a čas příletu. Supravodiče jsou přesně to, jak znějí: materiály, které jsou mimořádně účinné při vedení elektronů a které využívají kvantové efekty, ale aby mohly fungovat, musí mít nízkou teplotu.

Vzhledem k obavám o životnost rentgenové observatoře Chandra v rozpočtu NASA by mise AXIS byla vhodným řešením, které by vyplnilo případnou mezeru, pokud by observatoř Chandra byla nucena ukončit svoji činnost. AXIS by fungoval v součinnosti s JWST a zkoumal by černé díry, které existovaly před více než 13 miliardami let. Na druhou stranu PRIMA pokrývá pásmo vlnových délek, které v současné době nemá žádné pokrytí – astronomii v oboru daleké infračervené oblasti lze provádět pouze ve vesmíru, protože ji zahlcuje zemské teplo – a mohla by také pracovat v součinnosti s JWST a zkoumat oblasti formování hvězd a planet ve vesmíru. Je to těžké rozhodnutí, které musí NASA učinit.

Příležitost k oběma misím se naskytla díky doporučením nedávného astrofyzikálního průzkumu, který uznal, že příští generace „velkých observatoří“, které by nahradily Hubbla, Chandru a dokonce i JWST, se může opozdit o několik desetiletí. Průzkum proto navrhl novou třídu středně velkých misí s rozpočtem omezeným na 1 miliardu dolarů (bez započtení startu), které by mohly odstartovat v roce 2030, aniž by bylo zapotřebí příliš mnoho času na vývoj. Jedná se o mise třídy Probe a pomohou vytvořit příležitosti, které by se nikdy nemusely naskytnout, kdyby NASA hodila všechna svá „vejce“ do košíku dalšího mnohamiliardového projektu, jako je JWST.

Ať už bude vybrána jakákoliv mise, odvede cennou práci a naučí nás něco nového o vesmíru.

Zdroj: https://www.space.com/space-exploration/missions/2-space-telescope-designs-will-battle-it-out-to-become-nasas-next-cosmic-imager

autor: František Martinek