Noc fyzika 2400 metrů nad mořem, část 5

V posledním díle se podíváme na průběh pozorování, zpracování obrázků a hlavně taky na to, jak vypadá noční obloha na observatoři a co tam člověka při pohledu na ni napadá.

Nejdříve se omlouvám za delší pauzu mezi díly, ale kvůli zavření školek a škol jsem místo psaní musel po večerech makat, aby měl Chmatáček z čeho krást. Minule jsme začali pozorovat gama záblesk, dokončil se první observační blok a hlavní počítač poskládal desítky snímků do jednoho, na kterém udělal korekce šumu a vyplivnul výsledný snímek, respektive sedm, pro každý filtr a snímač jeden. Mezitím samozřejmě pokračuje pozorování dalším observačním blokem s delší expozicí. Na výsledných snímcích se provede astrometrie, tedy označení všech bodových zdrojů světla a určení jejich souřadnic. To se udělá tak, že obrázek počítač srovná s katalogem hvězd, identifikuje na snímku pár nejjasnějších hvězd, jejichž souřadnice zná z katalogu, a dopočítá podle vzdálenosti v pixelech souřadnice všech ostatních objektů na snímku. Jak jsem totiž popisoval minule, teleskop sice ví, kam se dívá, ale úplně dokonale přesné to není, ostatně proto potřebuje guiding. Stačí to na hrubé určení pozice, takže si astrometrii lze představit tak, že počítač vezme katalogový snímek, udělá výřez se stejným zorným polem jako má detektor, na to položí snímek z detektoru a trochu s ním zahýbe až se mu hvězdy překryjí.

Aby se souřadnice daly sdílet, používají se standardizované ve formátu rektascenze a deklinace, ze školy si matně pamatuju, že se jim snad říká rovníkové druhého druhu. Dokonce jsem uměl i přepočítávat mezi různými souřadnicemi a počítat aktuální pozice hvězd v daný konkrétní čas z nějakých katalogových, ale jako většina informací ze školy to v reálním životě není k ničemu, protože stačí namačkat souřadnice do chytré bedýnky a zbytek se děje sám. Mám tedy snímky z detektoru a k tomu zezačátku dost nepřesnou pozici z gama teleskopu na palubě Swiftu. Pokud se oblast k hledání promítla na katalogový obrázek, vypadalo to nějak takto. A teď hledej, šmudlo.

Naštěstí Swift má ještě výrazně přesnější rentgenový a ultrafialový dalekohled, z nichž dorazila pozice tak akorát v čase zpracování prvních snímků. To už se pak přímo na našich snímcích hledalo mnohem lépe. Bohužel to ne vždy bylo takhle jasné, takže se to nedalo zautomatizovat a odhad toho, co by mohl být gama záblesk, byl na člověku. Pozice ze Swiftu nebyla vždy úplně přesná, takže se musely brát v úvahu i objekty v blízkosti kroužku a občas těch kandidátů mohlo být několik, vzájemně se třeba ještě překrývajících.

Po nalezení a určení pozice gama záblesku je ještě nutné určit jeho jasnost či magnitudu, česky trochu nesmyslně zvanou hvězdná velikost, tedy provést fotometrii. Základní rychlá fotometrie se dělá opět pomocí katalogových hvězd na snímku, prostě se porovná jejich jasnost udávaná v katalogu s tou změřenou na snímku a tato odchylka se aplikuje na záblesk. Není to zcela přesné, protože filtry v katalogu mají malinko jinou charakteristiku než ty u detektoru, ale dají se použít rovnice a převody a tak to na předběžné určení stačí. Díky změřené jasnosti záblesku v různých filtrech je možné fotometricky určit červený posuv a tedy vzdálenost a stáří objektu, což byl hlavní cíl naší snahy. K pozdější precizní fotometrii se pak kdykoliv později pozorovala v těsném sledu oblast gama záblesku a nějaká blízká fotometrická standardní hvězda, což jsou stálé hvězdy, u nichž byla velmi přesně změřena jasnost ve všech filtrech. Porovnáním s naší naměřenou jasnosti takové standardy se určila odchylka a ta se aplikovala na vybrané hvězdy na snímku oblasti gama záblesku, čímž se získala jejich přesná jasnost, tedy lepší než ta katalogová. Pak už se jen na snímku porovnají jejich určené jasnosti s jasností gama záblesku a získá se jeho magnituda.

Původně se při stavbě detektoru počítalo s tím, že se tohle všechno bude dělat na dálku z Evropy a většina těch postupů byla zautomatizovaná, ale nešlo to ze dvou důvodů. Prvním je dost časté řešení nějakých problémů, které je mnohem snazší a rychlejší vyřešit na místě. Boje s guidingem už jsem popisoval. Často to padalo a pokud nebylo dokonalé počasí a velmi jasná vodící hvězda, tak to hvězdu ztratilo při přechodu mraku nebo se třeba při ditheringu teleskopu dostala mimo zorné pole. Pak bylo potřeba rychle najít nějakou jinou hvězdu a obnovit guiding tak, aby se teleskop nepohnul uprostřed expozice. Další problémy souvisely s chybami ovládacích programů, občas prostě něco zatuhlo nebo spadlo a bylo nutné restartovat. Bylo to většinou jen pár známých opakujících se chyb, takže opravu měl člověk po pár týdnech v hlavě a dalo se to vyřešit relativně rychle. Jen velmi zřídka to zatuhlo fest tak, že jsem musel jet do kopule a tam fyzicky zrestartovat jeden z hlavních řídících počítačů ovládajících snímače, což pak vyžadovalo desítky minut inicializací a nastavování. Každopádně bylo nutné u toho prostě sedět a věnovat se tomu, protože chyba o sobě vzdálenému uživateli nedala vědět, jen přestaly přibývat nové snímky.

Druhým důvodem nutnosti lítat do Chile bylo chabé internetové připojení, respektive většina byla rezervovaná pro stahovaní dat z ESO detektorů do Evropy a nám zbývalo nějakých zhruba 100 kB/s, přičemž nezkomprimované snímky měly desítky MB a přibývaly takovým tempem, že než by se stáhnul jeden, tak se uložilo dalších deset. Sice jsme si je ukládali jako jpg na web, aby bylo vidět, co z detektoru leze, ale na astrometrii a fotometrii prostě potřebujete pracovat s původními snímky. Podle toho jsem se pak rozhodoval nad dalším postupem, tedy jestli záblesk vidím a jak dobře a jaký nastavit další expoziční čas nebo nevidím nic a zkusit třeba poskládat pár expozic dohromady a tím získat větší citlivost nebo to ukončit a šetřit přidělený čas na jiný objekt. Obvykle se pozorovalo víc záblesků najednou, takže rozhodovat o prioritách, do toho co nejrychleji zpracovávat nové snímky a případně řešit problémy systému. Nikdy jsme se nedostali do fáze, že by tohle uspokojivě fungovalo na dálku, proto jsem tam celkově strávil tolik času.

V té době jsem byl bez závazků, takže mi to ani nevadilo. Naopak, takový klid už asi nikdy v životě nazažiju. Nebyl tam mobilní signál, android teprve v plenkách, sám uprostřed ničeho na druhém konci světa, nikdo s ničím neotravoval a nic po mně nechtěl, navařeno, uklizeno, vypráno, prostě totální bezstarostnost a veškerý čas jen a jen pro sebe. Obzvlášť v zimě jsem tam jezdil opravdu rád, nejen že bylo super vypadnout do tepla za sluníčkem, ale noc byla krátká, takže práce bylo míň. Zatímco v prosinci se délka noci od západu do svítání pohybuje kolem osmi hodin, tak v červnu je to nekonečných dvanáct. To spolu s délkou kalibrací a nějakým zpracováním dat znamenalo, že v létě (našem) bylo tak akorát čas se vyspat a rovnou zase makat. Proto mi dokonce ani nevadilo trávit na observatoři Vánoce, místní personál měl dovoleno si přivézt rodiny, oko ředitele observatoře se zamhouřilo i před zákazem alkoholu, tím pádem atmosféra byla super. Samozřejmě jsem si postavil i vánoční stromeček.

V noci ve volných chvílích, nebo když výjimečně všechno fungovalo, bylo nejlepší vylézt ven, chvíli nechat oči přivykat tmě a pak koukat na oblohu. Je tam vidět tak neuvěřitelné množství hvězd, že byl problém vůbec rozeznat souhvězdí. Takový Jižní kříž, asi nejznámější jižní souhvězdí, se ještě s trochou snahy dalo. Nafotil jsem tam pár fotek na obyč zrcadlovku, všechno 30 sekundové expozice, liší se jen v ISO, vlevo 400, vpravo vždy stejná oblast s ISO 3200. Na horní dvojci jde najít právě Jižní kříž a ještě Kentaura. Na dolní je krásné souhvězdí Štíra.

Při pohledu očima se to blíží těm obrázkům napravo, obloze dominuje Mléčná dráha. Ta na La Silla dokonce svítí tak jasně, že pokud je schovaný Měsíc, tak v jejím světle vrháte vlastní stín. Při pohledu na všechnu tu nádheru, ničím nerušeni, máte nutkání přemýšlet o nicotnosti naší planety v jedné z bambiliónu hvězdných soustav na kraji jedné z bambiliónu galaxií a tím pádem i nicotnosti našeho života. Jaký má vlastně smysl, když v kontextu vesmíru máme menší význam než nějaké mraveniště v Austrálii pro nás. Nikdo neví, že vůbec existuje a když se v něm zítra mravenci pobijou navzájem nebo vymyslí lék na mravenčí rakovinu, tak to bude mít naprosto nulový efekt na zbytek světa. Nějak se mi nechce věřit, že v tom nic víc není, protože jaký by pak mělo smysl snažit se v životě něco dokázat nebo mít a vychovávat děti. Naprostá většina z nás je nastavena tak, že máme snahu být co nejlepší, něčeho v životě dosáhnout, čímž se posouvá lidstvo kupředu. Za tím přece něco být musí.