Noc fyzika 2400 metrů nad mořem, část 4

Začíná noc, což pro mě v případě, že jsem neměl dopředu naplánované nějaké pozorování hned od setmění, paradoxně většinou znamenalo po přípravě a kalibraci detektoru uklidit se stranou k nějakému filmu nebo něco zapařit před tím, než mi začne šrumec.

Se začátkem noci jsem taktéž zapnul automatický systém, který v případě nového záblesku utne ostatním chudákům pozorování a začne sledovat záblesk, a taky dva pípáky. Jeden pípal v případě problémů s detektorem, ale popravdě nikdo nevěděl jakých a jestli vůbec funguje, protože se s detektorem Made in Germany nikdy nic nestalo. Druhý pípák pak upozorňoval na nový gama záblesk v případě, že jsem byl mimo kontrolní místnost. Což se hodilo, když jsem na celou noc neměl nic naplánováno a já tak mohl zalézt do postele a spát. Jak už jsem zmiňoval, dalekohled mezitím používal někdo jiný, kdo sepsal žádost na pozorování jedním ze dvou dalších detektorů na 2.2 teleskopu, a já to přebral jen občas na pár hodin.

Jelikož by mi šéf roztrhal disertačku, kdybych něco prospal, tak kromě pípáku jsem byl ještě domluvený s operátorem teleskopu, že mi pro jistotu zavolá na pokoj, kdyby něco. Teleskop operátoři jsou místní kmenoví zaměstnanci ESO, co obsluhují teleskopy a kopule a pomáhají vědcům s obsluhou detektorů. To poslední sice má mít plně pod kontrolou astronom, který by měl přijet už vybaven teoretickými znalostmi o ovládání detektoru, ale jedna věc je přečíst si stostránkovou bichli a něco jiného pak sedět poprvé v životě před deseti monitory a bát se na cokoliv kliknout. Občas jsem tak pomáhal a radil i já, protože za ty měsíce jsem toho víc okoukal než nováčci načetli. Okoukal jsem dost i na to, abych zaskočil za operátora a ten se mohl jít v klidu najíst oplátkou za ten budíček a že naopak občas zaskočil on za mě třeba při kalibraci, vztahy s nimi jsem měl vynikající, Chilani všeobecně jsou moc fajn.

Každopádně, ať už jsem byl kdekoliv, tak pokud přišel alarm, znamenalo to hlavně nejdřív zkontrolovat viditelnost. Oznámení o záblesku totiž v naprosté většině přicházelo z NASA satelitu Swift, který má na oběžné dráze schopnost natočit se prakticky kamkoliv, zatímco my dole vidíme ze země jen kus oblohy, co je zrovna momentálně nad námi. Záblesk tak mohl být třeba na severní polokouli nebo viditelný jen přes den, což znamenalo zkontrolovat pavouky a vinčuky a zaplout zpátky pod peřinu. Pokud byl naopak viditelný hned, tak běžet do kontrolní místnosti, kde už se spouštělo pozorování. I když jisté to nebylo, protože viditelnost na obloze byla jen jedna z mnoha podmínek k tomu, aby se dalo pozorovat.

Záblesk nesměl být například moc nízko nad obzorem, protože teleskop měl pojistky, aby se nesklonil moc nízko a něco v kopuli nerozbil nebo rovnou netřísknul do podlahy, takže jakmile se přiblížil k nějakým 10 stupňům nad obzor, jestli si dobře pamatuju, tak se natvrdo vypnul a bylo jej nutné jet zresetovat do kopule. Nebo nesměl být záblesk blízko Měsíci, konkrétní hodnota se odvíjela od toho, v jaké byl Měsíc zrovna fázi. Měsíc by totiž dokázal do detektorů vypálit fantomový obrazec, jen nevím jestli dočasný nebo permanentní, nikdo to totiž samozřejmě nezkoušel. Pak už to bylo hlavně o počasí, nesměla být vlhkost nad 80% nebo teplota blížící se rosnému bodu, což ale na La Silla bylo opravdu jen několikrát do roka. Mnohem větším problémem byl vítr, fučí tam prakticky furt a už od 14 m/s se nesměla natáčet kopule proti větru, nad 18 m/s se pak zavřela úplně. Teleskop NTT se svojí zvláštní konstrukcí kopule měl limity ještě níž, takže jakmile zavíral ten, bylo nutné zbystřit a sledovat Meteomonitor.

Samotná sekvence po spuštění alarmu probíhá tak, že jakmile hlavní počítač v kopuli dostane ze Swiftu souřadnice a pokud všechny výše zmíněné podmínky jsou OK, tak posílá instrukce do ovládacího počítače detektoru v řídící místnosti, který posílá příkaz k otáčení teleskopu a kopule. Mezitím se překlápí třetí zrcadlo, které odklání světlo teleskopu do našeho detektoru, a spouští se první část pozorovacího skriptu, takzvaného Observation Blocku (OB). Během spouštění se otvírá hlavní víko detektoru a víko uvnitř do druhé půlky detektoru s infračervenými senzory, nastavuje se fokus sekundárního zrcadla podle teploty, protáčí se závěrky do zavřeného stavu a celý proces se zastaví před spuštěním samotné první expozice a čeká na teleskop. Velké teleskopy jsou totiž celkem pomalé, aby se to mnohatunové monstrum natočilo s maximální přesností, tak s ním krokové motorky otáčí pomalu. Motorky mají překvapivě malý výkon, teleskop je natolik přesně na montáži vyvážen, že když se odpojila aretace, tak s ním šlo hýbat rukou.

Natočení teleskopu trvá řádově několik minut, záleží jak moc daleko od původního směru se musí hýbat. V tom jsme nemohli konkurovat malým robotickým dalekohledům, které ale samozřejmě nemají zdaleka takovou citlivost. Během čekání ještě zapínám na monitoru náš autoguider, největší zdroj nervů a cíl nadávek. Po nasměrování na cíl dává systém vědět, že je připraven a čeká na navádění, neboli guiding. Ačkoliv má totiž teleskop hodinový strojek, který kompenzuje otáčení Země, tak aby zůstal opravdu precizně nasměrovaný na daný objekt, musí se používat korekce nasměrování pomocí sledování nějaké jasné hvězdy. K tomu slouží malý teleskop připevněný na těle toho velkého, v jehož zorném poli se vybere referenční hvězda a jakmile začne někam utíkat, tak systém provede korekce pozice teleskopu. No tedy systém, pamatuji na svoji vysokoškolskou praxi na hvězdárně v Ondřejově, kde jsem celou noc honil zaměřovač na hvězdu pomocí šipek na klávesnici.

Naštěstí tady je opravdu AUTOguider, který korekce provádí automaticky. Tedy pokud nespadne. Nebo pokud nepřejde přes oblohu mráček. Nebo pokud nepřestane mluvit s teleskopem. Nebo prostě jen tak. Smysl existence autoguideru byl srát mě a přivádět k šílenství. Na druhou stranu Ondřejovský manuální guider sice nepadal, ale podařilo se mi ho upustit na zem a rozbít tu klávesnici, takže to vyjde nastejno. Jakmile se teleskop dotočil, na obrazovce guideru se zobrazil výřez oblohy, kde při troše štěstí byla alespoň jedna jasná hvězda. V opačném případě bylo nutné čarovat s délkou expozice, citlivostí, kontrastem, v nejhorším případě hýbnout celým teleskopem maličko do boku a nějakou hvězdu zkusit najít. Jakmile se konečně zadařilo, stačilo spustit guiding a pak se jen dívat, jak ta svině zase spadla, což vyžadovalo restart. To vše v momentě, kdy záleželo na každé minutě. Problémy byly tak časté, že se nakonec skript upravil tak, aby na guiding už nečekal a problémy s ním se tak musely řešit až během ostré expozice, což bylo veselé.

Nicméně nakonec se tedy spustilo samotné pozorování, které sestává z postupně se prodlužujících OB, protože se dalo předpokládat, že gama záblesk rychle pohasíná a tak je potřeba čím dál delšího pozorovacího času. Na mě pak bylo za pochodu tuto sekvenci upravit podle situace. Náš detektor je unikátní v tom, že pozoruje v sedmi filtrech/vlnových délkách zároveň. Obvykle mají astronomické detektory jeden senzor a postupně před ním střídají filtry, na to my neměli čas, takže máme 4 optické a 3 infračervené senzory s pevnými filtry, které jedou současně a světlo se do nich rozděluje pomocí polopropustných zrcátek, které pustí právě jen tu vlnovou délku pro daný filtr a zbytek světla odrazí dál. Tento design měl na svědomí, že OB byl velice komplexní a každá skupina senzorů běžela na jiném expozičním čase, což spolu s jinou rychlostí vyčítání znamenalo dobře to zkombinovat tak, aby žádné senzory neležely během OB ladem. Například infračervené senzory můžou dělat narozdíl od optických jen velmi krátké expozice kolem 10 sekund, protože obloha přirozeně v tomto oboru září sama o sobě.

Do toho ještě teleskop během jednoho OB čtyřikrát mírně změní svou polohu v čtvercovém vzoru, tomu se říká dithering a slouží to ke dvěma věcem. Jednak další odstranění šumu, protože šoupající se hvězdy se pak dají oddělit od nechtěných artefaktů na senzoru, které se naopak nehýbají. A taky se tím dá lépe modelovat point spread funkce, kterou popíšu příště u fotometrie. Astronomické CCD mají totiž obvykle relativně malé rozlišení (ty naše např. 4 megapixel u optických a 1 megapixel u infračervených), ale jsou fyzicky veliké, aby do každého pixelu šlo hodně světla. A ditheringem se pak dá získat sub-pixelové rozlišení objektu. Jeden z infračervených detektorů v oboru na kraji spektra propustného atmosférou měl navíc ještě svoje malé zrcátko, které ještě dál paprskem světla hýbalo v šestiúhelníkovém vzoru.

Krátce po spuštění OB se tak na monitorech začnou zobrazovat syrové nezpracované obrázky. Na nich se nový objekt dá poznat jen zřídkakdy, musí být velmi jasný a okolní hvězdy dobře identifikovatelné. Na vedlejším monitoru si otevřu referenční snímek oblohy v daném místě a snažím se najít něco, co tam na našem snímku přebývá. Jinak musím pár minut počkat na dokončení OB a na to, až počítač v kopuli poskládá ty desítky snímků dohromady, provede bias, dark a flat korekce a při troše štěstí i základní astrometrii, tedy určení pozice hvězd, a fotometrii, tedy určení jejich jasnosti. Do toho musím neustále hlídat guiding, rozmýšlet další strategii a podle toho upravovat parametry následujících OB a hlavně řešit problémy a pády systémů, ale o tom podrobně až příště.

28.02.2021 Redguy

Související články: