Vesmírný ostříž ulovil první vzdálené galaxie. Webbův teleskop umožňuje lidstvu ‚cestovat časem‘

Já jsem tu historickou přelomovou fotografii vytiskl. Dám ji teďka tady před vás a budu se vás ptát, co na ní je? Co na ní vidíme kromě těch spousty barev a temna na pozadí?
Především se koukáme na oblast vesmíru, kterou byste zakryli zrníčkem písku, které byste drželi na natažené ruce. To znamená, takovou oblast oblohy byste zakryli právě takovým zrnkem písku. V centru obrázku je kupa galaxií, která má označení SMACS 0723. To zní celkem komplikovaně. Je to prostě zkrátka katalog, který má takové označení. A to je v centru toho snímku. Potom vidíme okolo spoustu různých takových mlhavých obláčků, můžeme pomaličku říci, a to jsou galaxie, které jsou extrémně, extrémně daleko.

Jak daleko jsou?
Tady je důležité si vzít nějakou škálu, protože objekt SMACS 0723 je od nás vzdálen asi 4,24 miliardy světelných roků. Proč říkám první tuto vzdálenost? No, protože obláčky v pozadí, ty jsou asi 13,4 miliard světelných roků daleko. Vy totiž vlastně využíváte té kupy galaxií jako takzvanou gravitační čočku. Vy jste schopni dohlédnout dále do vzdáleného kosmu právě tím, že ten extrémně hmotný objekt, nebo on není kompaktní, to je opravdu kupa galaxií, kde to není tvořeno jenom takzvanou baryonovou hmotou, to znamená hmotou, kterou vy vidíte, se kterou normálně interagujete. Což je třeba stůl, já, jakýkoliv atom, který tady léta kolem nás, molekula – to všechno je baryonová hmota. Ale právě ty kupy galaxií obklopuje i obrovitánská hmota, které říkáme temná hmota. Tam vidíme pouze projev toho, jak gravitačně interaguje s okolím. A tady právě přesně se využilo toho, že v tom centru kolem kupy galaxií je tak moc hmoty, že vzdálené objekty 13,4 miliardy světelných roků daleko nám jsou vlastně zesíleny. Opravdu to používáte jako čočku. Jako byste se koukali dalekohledem dále. Ale vy se tady koukáte vlastně dalekohledem na něco, co vám funguje jako další čočka dalekohledu, a tím dohlédnete ještě dál. Takže vlastně my vidíme tak daleko nejenom kvůli tomu, že ten teleskop je tak skvěle vyroben, ale i kvůli tomu, že jsme se koukli na to správné místo ve vesmíru.

A když říkáte, že se díváme, teďka teda přímo jenom na obrázku, pouhým okem na stovky, možná tisíce galaxií, ono jich bude nakonec miliony, možná miliardy. A v každé té galaxii zase miliony, miliardy planet třeba?
Určitě ano. Rozhodně tam bude miliardy hvězd. Aktuálně převládá názor, že ve vesmíru je více planet než hvězd. I u naší sluneční soustavy, máme jednoduchý příklad: jedna hvězda, jedno Slunce a osm planet. Teda aspoň, když označujeme tato tělesa jako planety. A to by znamenalo, že tady máme nějaký poměr 1:8. No dobře, pokud by tento aspoň přibližný poměr platil i ve vzdálených částech kosmu, a nemusíme jít ani tak daleko, nemusíme jít až miliardy světelných roků daleko, tak si můžeme představit, že kolem těch hvězdiček, které tvoří třeba i tyto galaxie, obíhají další planety. A v ten moment se opravdu můžeme bavit o tom, že se koukáme teď na snímek, kde mimo miliardy hvězd v tom obrovském počtu galaxií jsou i další obrovské miliardy planet.

A co ty barvy? Tam jsou namodralé, paprskovité takové útvary, potom do oranžova, do červena.
Když se na ten snímek podíváme, asi to, co právě lidi nejvíc zaujme, tak zrovna není ta kupa galaxií, která je taková zvláštně potemnělá tam uprostřed, ale trošku svítí, co si budeme povídat. Ale nejvíc asi lidi zaujmou takové ty paprskovité objekty. A to jsou hvězdy. To jsou hvězdy, které ale jsou pořád ještě v naší galaxii. Vy vlastně, jak jsem popisoval to zrníčko písku, kterým byste na té natažené ruce zakryli část oblohy, tak za tím zrníčkem při takto malém pohledu byste viděli vlastně těch několik X, já jsem to ještě celé nepočítal, ale asi 10 hvězd, které jsou stále v naší galaxii. To, co my vidíme, ty paprsky, tomu se říká difrakční paprsky, a právě způsobuje to konstrukce samotného teleskopu, jak on je vlastně vyroben. A tím, že má šestiúhelníková jednotlivá zrcadla, tak to vytváří takových hezkých šest paprsků. Ale zkrátka to, co my vidíme s těmi paprsky, to jsou hvězdy ještě u nás. Cokoliv, co už tyto difrakční paprsky nemá. Co takto ze středu nevedou čáry, tak už jsou objekty, které jsou teda mimo naši galaxii. A tam právě vidíme objekty různých tvarů. Můžeme si říct, některé jsou téměř bodové, některé jsou větší, rozmazané a menší a mají různé barvy. Interpretace je taková, pokud tedy si ji vykládám já správně, tak je to právě tak, že ty červenější, oranžovější objekty, které zkrátka postrádají modrou barvu, tak jsou objekty, které jsou od nás nejdále. Protože my víme, že vesmír se rozpíná. A když se nám vesmír rozpíná, tak to znamená, že vlnová délka světla se nám také natahuje. A pokud se někdy někdo podíval na to, jak vypadá v podstatě ta sinusoida elektromagnetického záření, tak vidíme, že třeba modrá barva, tak tam ta sinusovka prostě fičí opravdu hodně rychle. Ale vlny, vlnová délka u červené barvy je táhlejší. A jakmile vy vezmete modré světlo a začnete rozpínat vesmír, tak se vám začne natahovat i ta vlnová délka a začnete z té modré přecházet právě i do žluté, oranžové a červené barvy. Takže objekt, který je červenější, se od nás vzdaluje rychleji, což znamená, že je dále od nás ve vesmíru. Objekt, který je namodřelejší nebo žlutější, tak je k nám výrazně blíže.

Vy jste zmiňoval, že ty nejzazší objekty jsou až 13,5 miliardy světelných let daleko. Tak to vidíme snad až na konec vesmíru, ne?
Téměř ano. Představa o tom, jak starý je vesmír, je asi 13,8 miliardy roků. To znamená, ano, díváme se na objekty, které vznikly, řekněme si, nějakých 300, 400, možná 500 milionů roků po velkém třesku. Takže opravdu my se koukáme do minulosti. A tady je právě pěkné dát si lehkou nauku z toho, jak se šíří světlo. Protože vy vlastně úplně na všechno, na co se v běžném životě koukáte, tak se koukáte do minulosti. Pokud vy sedíte naproti mně a mrknete, tak já to vidím se zpožděním. To zpoždění je samozřejmě nepředstavitelně malé. Ono to vlastně není měřitelné, ale je to spočitatelné. Ale jakmile se začnete pohybovat ve větších a větších škálách, jako například, koukám se na náš Měsíc, který je v průměrné vzdálenosti 380 tisíc kilometrů daleko. Tak pokud víme, že rychlost šíření světla je 300 tisíc kilometrů za sekundu, no tak se na ten Měsíc koukám už se zpožděním 1,2 sekundy.

A u Slunce je to tedy, když to rychle přepočítáme, asi osm minut.
Přesně tak, protože Slunce je přibližně vzdáleno asi 150 milionů kilometrů. Takže přesně s tou rychlostí šíření světla vychází to na osm minut. Ale když to posunete ještě dál, tak třeba hvězdy, které vidíte na obloze, nejbližší hvězda Proxima Centauri, samozřejmě teda po Slunci, tak to máte 4,3 světelného roku. Vy se nekoukáte na to, jak ta hvězda vypadá teď. Koukáte, jak vypadala před 4,3 roky. Když se kouknete na nejbližší větší galaxii, galaxii v Andromedě, tak to je 2,5 milionu světelných roků daleko. To znamená, vy se koukáte na ten objekt, jak vypadal před 2,5 miliony roky. A zkrátka, jak se koukáte dále a dále, tak se díváte více a více do minulosti. A tady u tohoto snímku se koukáme nejvíce do minulosti, jak se nám kdy podařilo.

A právě proto je tato fotka tak důležitá?
Ta fotka nám především ukazuje to, že teleskop Jamese Webba je opravdu schopen pořizovat snímky toho, co nám „slíbil“. Nebo konstrukční tým slíbil. Tady je totiž ještě jedna věc důležitá, kterou si musíme uvědomit. On podobnou fotku pořídil i Hubbleův kosmický dalekohled. A on se na tu oblast koukal několik týdnů. A když se podíváte, jak ten snímek vypadá, tak to je pár takových, řekněme si, rozmazaných flíčků, kde třeba ale difrakční paprsky nejsou. Není jich tam šest, ale jsou tam čtyři, právě kvůli konstrukci toho dalekohledu, u těch blízkých hvězd. Ale vidíte pár takových jako různých obláčků jednotné barvy a podobně. A on se tam koukal několik týdnů. Tady teleskop Jamese Webba se koukal pouze 12,5 hodiny na tu oblast. A my už vidíme tak kvalitní snímek vzdáleného kosmu.

Když jsme se bavili o barevnosti. Dalekohled už vyfotografoval vesmír barevný, nebo je to dobarvované?
Je to vždycky dobarvované. Vlastně úplně všechny fotky, které v astronomii vytváříte, tak jsou původně vytvářeny nebo pořizovány černobíle. Vždycky vezmete s různými filtry právě černobílý snímek, pak je přes sebe naházíte, třeba, a vidíte, jak se prolínají jednotlivé intenzity právě těch barev a jaký výsledný obrázek vám to vytvoří. Problém tady u tohoto snímku ve finále ale je, že celý snímek je pořízen v oblasti blízkého infračerveného záření. Takže takto by to lidské oko nevidělo. Vidělo by to významně potemnělejší. V podstatě by toto jako nebylo schopné oko vidět. Ale to je právě ta krása toho, jak my jsme se dokázali přizpůsobit právě těm faktorům toho vzdáleného kosmu a jsme schopni takto zkrátka nahlédnout dále. A ano, potom je to dobarvováno. Interpretace barev je potom jako následný úkon.

Zmiňoval jste Hubble. Tak o kolik lepší dalekohled Jamese Webba než ten Hubbleův teleskop je?
To se strašně blbě porovnává. Ale ne, vezměte si to tak, že teleskop Jamese Webba... to hlavní, co si musíte uvědomit, je, že u dalekohledů je stěžejní zrcadlo. To prostě nejde obejít.

Čím větší, tím lepší?
Čím větší, tím lepší. Tady prostě opravdu toto velmi jednoduché pravidlo platí. Vy potřebujete co největší zrcadlo, co největší plochu, která bude sbírat světlo, které k vám přichází z dálky. Proto zkrátka čím větší zrcadlo, tím více z paprsků vy přijmete, tím více informací vy vstřebáte a pošlete to do zařízení, která následně vyhodnocují snímky nebo data, která tam přitečou. To znamená, zrcadlo, které je tady v tomto případě skoro třikrát větší, než které má Hubbleův kosmický dalekohled, tak už v tomto vidíme zkrátka to porovnání.

A třikrát větší – to znamená co, abych si to dokázal představit?
Tento teleskop má vlastně průměr toho zrcadla, které je teda poskládáno z osmnácti šestiúhelníkových takových zrcadélek, tak je ten průměr asi 6,5 metru. U Hubbleova teleskopu jsou to asi 2 metry. To znamená opravdu významně větší.

Jak velkým problémem tedy bylo, že do jednoho z těch zrcadel, pokud se nepletu, narazil mikrometeorit?
Byl to segment C3, jak bychom si přímo takto řekli. Protože on opravdu každý z těch segmentů má své označení, tak byl to segment C3, který teda dostal náraz větší, než se počítalo.

Celkově do toho zrcadla, do teleskopu Jamese Webba, tak narazilo už celkem pět mikrometeoritů. Ale tento jeden konkrétní, který vy jste asi zmiňoval, tak právě ten byl významně větší, než se ukazovalo na modelech, na které to vlastně bylo připraveno. Ale i tak se podařilo velmi rychle zjistit, že teleskop je pořád v plné kondici.

A že měření nebude a není nijak ovlivněno. A důkazem je třeba i tady tento snímek, že všechno funguje dobře. Kdyby náhodou ale opravdu se stalo, že zrcadlo praskne, opravdu významně se poškodí a podobně, tak právě krása toho, jak jsou inženýři a vědci schopni teleskop najednou upravit tak, protože je z jednotlivých segmentů. Je možnost upravit polohu zrcadel tak, aby to rušení, to pomyslné rozmazání a tak dál, aby zkrátka ho potlačili a ten snímek byl vlastně jasný a bez problémů.

Takže oni přeskupí pak zrcadla tak, aby ten odraz byl stále v pořádku? Velmi laicky řečeno?
Velmi laicky řečeno se to tak dá říct. Vezměte si, co znamená tady přeskupení zrcadel. Tam každý segment má sedm motorků. A těch sedm motorků zajišťuje různé naklápění, nahýbání jednotlivých zrcadel. Ale s jakou přesností? To je, prosím, desetitisícina tloušťky lidského vlasu. To se bavíte o naprosto nepředstavitelné jemnosti, s jakou dokáží inženýři na dálku takto hýbat s těmi zrcadly a vlastně usměrňovat paprsky, které chcete dostat do sběrných zařízení.

Jak je možné, že toto vědci ze Země dokážou na takovou vzdálenost jako je 1,5 milionu kilometrů nad zemským povrchem, aby pak fotografie byly skutečně jasné, čisté, dalo se z nich něco vyčíst?
Tak samozřejmě musíme si uvědomit, že žádný astronaut tam vždycky nepřiletí a neudělá tam s kladívkem něco. Člověk dodnes nebyl dále než na oběžné dráze Měsíce. A právě teleskop Jamese Webba se nám pohybuje v takzvaném Lagrangeově bodě, který je teda čtyřikrát dál než Měsíc. Takže tady zdaleka opravdu ne. Je to na dálku ovládáno všechno. A jak jsou toho schopni? Příkazy jsou posílány na rádiových vlnách samozřejmě. Ale především je třeba si uvědomit, že oni na všechno toto byli připraveni při samotné konstrukci a konstruování toho dalekohledu. Proč měl ten teleskop takové zpoždění, než se vypustil nahoru? No protože se pořád testovalo a ověřovalo, aby teleskop byl schopen provádět úkony tak, jak vy potřebujete.

Zmínil jste vývoj konstruování Webbova teleskopu. Tak tady je asi vhodné připomenout, že to je počin vědců, konstruktérů z celého světa, mimo jiné i z České republiky. Do vývoje byl zapojený Gunther Kletetschka například, ale také nejenom NASA, ale i Evropská vesmírná agentura. Říkám to dobře?
A také potom ještě Kanadská kosmická agentura, ať na ni nezapomínáme. Opravdu je to obrovitánská spolupráce těchto tří kosmických agentur a dalších vědců z celého světa, kteří se na tom podíleli.

Takže nejen Gunther Kletetschka, ale také i právě každý, řekněme si, daňový poplatník. Jelikož Česká republika je členským státem Evropské kosmické agentury už 13 let, tak každý, kdo platí daně, vlastně nějakým způsobem přispěl k tomu, že ten teleskop teď nám operuje nad našimi hlavami a dokáže nám pořizovat takovéto snímky. Takže můžeme být sami vlastně hrdí, že jsme se zapojili do takového společenství.

A že právě tento vesmírný ostříž ulovil první galaxie vzdálené, na které se teď tady můžeme společně dívat. Když se opět podívám na tu fotografii, kterou tady stále máme před sebou, tak ona není jediná, kterou jsme měli možnost pozorovat, ale je to ta, kterou jako první představil americký prezident Joe Biden. Možná i tím je dokázáno, jak významná skutečně je. Těch fotografií bude přibývat. Co na těch dalších fotografiích očekáváte, že bude?
Tak ony už byly zveřejněny další tři snímky a jedno spektrum exoplanety plynného obra. Ale určitě samozřejmě nás budou čekat úžasné pohledy i třeba do atmosféry exoplanet, které nebudou plynného charakteru, ale budou to kamenné planety. Já jsem měl tu čest se nedávno bavit s jedním z předních českých astronomů, který hledá právě exoplanety, a to s Petrem Kabáthem z Astronomického ústavu Akademie věd. A ten mi řekl, odpověděl mi na otázku, kterou jsem mu položil, kdy očekává, že najdeme planetu, o které budeme schopni prohlásit, že tam jsou podmínky vhodné pro život. A on řekl rok 2032, a to právě díky teleskopu Jamese Webba.

Tady je možná také vhodné říct vsuvku, že exoplaneta je tedy planeta obíhající kolem jiné planety, než je Slunce.
Když se to podaří, tak to bude úplná paráda. Ale samozřejmě teleskop vlastně nebude koukat jenom na nejvzdálenější objekty, planety a tak dál. Ale i planety, které jsou v naší sluneční soustavě. Zrovna teď, právě v tomto týdnu. My už víme, jaký je program pozorování teleskopu právě na jednotlivé objekty. A zrovna teď víme, že pozoruje právě planetu Uran a Saturn. To znamená, že to budou jako krásné snímky s obrovitánským rozlišením v infračerveném spektru. To znamená poté, co se to nabarví do našich příjemných barviček, to opravdu budou s unikátním rozlišením snímky. Takže opravdu škála, budeme koukat na vnější planety sluneční soustavy, na vzdálené objekty ve sluneční soustavě, na vzdálené galaxie, vzdálené hvězdy a na první objekty, které se ve vesmíru tvořily. To opravdu je celá plejáda všeho možného, co bychom si chtěl jenom vysnít.