Začala éra spektroskopie ve Ždánicích

/ 11.04.2025 /

Isaac Newton v 17. století zpozoroval, že když úzký paprsek slunečního světla dopadá pod určitým úhlem na skleněný hranol, část se odrazí a část projde hranolem a za ním se objeví jako různobarevné pásy. Učinil tak objev, že pomocí skleněného hranolu lze rozdělit bílé světlo na barvy a z nich opět sestavit zpět bílé světlo. Tento jev popsal ve své knize Opticks a byl první, kdo v roce 1671 použil slovo spektrum (česky zjevení).

Když se roku 1838 podařilo Friedrichu Wilhelmu Besselovi poprvé změřit vzdálenost ke hvězdám, ukázalo se, že je to vzdálenost naprosto šíleně ohromná, doslova omračující. Francouzský filozof a matematik Auguste Comte tehdy dokonce prohlásil, že se lidstvu nikdy nemůže podařit určit chemické složení hvězd, protože mu připadalo zcela zřejmé, že se k nim v žádném případě nedá doletět a odebrat vzorek… Přitom ale už v roce 1868 bylo jasné z čeho se skládá Slunce a byl objeven nový chemický prvek Helium, neboli sluneční plyn. Jak je to možné? Může za to tehdy nově se rozvíjející vědecký obor spektroskopie. V roce 1814 totiž německý fyzik Joseph von Fraunhofer spojil dalekohled s difrakční mřížkou, která podobně jako skleněný hranol rozkládá světlo na jednotlivé složky, a získal tak přístroj, kterým lze studovat spektra Slunce, hvězd, ale i dalších objektů v kosmu na dálku, aniž by k nim musel létat. Spektrální analýza se pak stala skutečnou studnicí informací o vesmíru. Spektrální čáry prozrazují astronomům nejen chemické složení zářících hvězd, ale také jak rychle se k nám vesmírné objekty blíží, či vzdalují anebo skutečnost, že většina hvězd ve vesmíru tvoří dvojhvězdné páry, nebo vícenásobné hvězdné systémy. U Slunce lze dokonce pomocí spektroskopie studovat i jeho magnetické pole v okolí skvrn. Tmavé absorpční spektrální čáry na barevném pozadí, nebo svítící emisní barevné čáry na tmavém pozadí, jsou něco jako otisky prstu hvězd, nebo mlhovin. Díky spektroskopii také astronomové mohou zjistit rychlostní rozptyly hvězd ve vzdálených galaxiích a jak se celý vesmír rozpíná. Není tedy divu, že pracovníci Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity Brno (MUNI), osadili také na svůj univerzitní dalekohled ve Ždánicích spektrograf, který tomuto dalekohledu otevírá doslova nové okno do vesmíru.

Pozorované světlo prochází nejprve kolimátorem, jenž ho upraví na rovnoběžné paprsky. Ty jsou pak vedeny optickým kabelem a dopadají na difrakční mřížku, speciální destičku s množstvím rovnoběžných vrypů – která procházející světlo rozloží na složky spektra. Spektrograf tedy rozkládá viditelné světlo na jednotlivé složky a umožňuje jejich pozorování a záznam.

Senzor spektrografu v Nasmyth ohnisku dalekohledu ASA AZ800. Odtud je světlo vedeno optickým kabelem do prostoru pod podlahou, kde je umístěna hlavní část tohoto přístroje.

Instalace spektrografu „eShel II spectrograph“ od firmy Shelyak Instruments v prostoru pod dalekohledem ASA AZ800.

Teď už jen vypnout obrazovku monitoru a spektrograf je připraven k testování v reálných podmínkách a k následnému ostrému provozu.

Barevný obraz spektra kalibračních čar Thorium-Argon, který byl pořízen při předběžném testování spektrografu v laboratoři MUNI v Brně. Obraz je barevný, protože byl pořízen barevnou zrcadlovkou.

Ukázka náhledu spektra pořízeného dalekohledem ASA AZ800. Obraz je černobílý, protože je nasnímaný černobílou, nicméně extrémně citlivou chlazenou astronomickou kamerou. Samotné barvy v obrazu spektra nejsou příliš důležité, podstatná je především přesná poloha a tloušťka spektrálních čar.

Výsek jednoho řádu kolem čáry H-alfa spektra chladné hvězdy (jde o sluneční spektrum odražené od Jupitera).