Galileův dalekohled — Pouhý počátek!

KDYŽ Galileo namířil k nebi svůj nový vynález — dalekohled — naskytl se mu dosud nevídaný pohled. Mohl spatřit desetkrát více hvězd než kterýkoli člověk před ním. Mléčná dráha se již nejevila jako mlhovina, ale jako kaleidoskop bezpočtu menších a větších hvězd. Porcelánově hladký povrch měsíce se mu před očima změnil na mozaiku hor, kráterů a bezvodých moří.

O několik měsíců později Galileo zahlédl čtyři z měsíců Jupitera. Pak uviděl krásné prstence Saturnu. Nasměroval dalekohled na Venuši a povšiml si, že tato planeta prochází určitými fázemi, kdy se nepatrně mění intenzita jejího svitu a zdánlivě i její tvar. Toto střídání fází se dalo vysvětlit jen pohybem planety kolem Slunce. Galileo proto usoudil, že krouží-li jedna planeta kolem Slunce, pak si musí ostatní planety — včetně Země — počínat stejně. Měl pravdu. A tak byla roku 1609 Země sesazena ze svého výsadního postavení údajného středu vesmíru.

Ovšem toto posvátné přesvědčení nebylo snadné opustit. Katolická církev rozhodla následovně: „Názor, že Země není středem vesmíru, a že má dokonce denní rotaci, je. . . přinejmenším mylný.“ Galileo byl předveden před inkviziční soud a poslední tři roky strávil v domácím vězení. Náboženský dogmatismus však nedokázal v lidech potlačit zvědavost, kterou v nich objev dalekohledu vyvolal. Lákavá příležitost odhalit tajemství vesmíru přitahovala rostoucí počet vědců.

Nyní, po zhruba čtyřech stech letech intenzívního bádání, jsou naše znalosti o vesmíru značně rozsáhlejší. Lidé se naučili rozlišovat různé typy hvězd, například rudé obry, bílé trpaslíky a pulsary. Nedávno byly v dálavách vesmíru objeveny kvasary — záhadné objekty, které vyzařují neuvěřitelné množství energie. A vědci se domnívají, že v mnoha galaxiích nepozorovaně číhají černé díry, podobné nepředstavitelně mocným kosmickým vírům.

Výkonné optické teleskopy umožňují astronomům nahlížet do hlubin kosmického prostoru a putovat časem miliardy roků zpět, až na samý okraj viditelného vesmíru. Bylo objeveno nezměrné množství hvězd a galaxií. Podle výpočtů jsou některé z nich tak vzdálené, že jejich světlo k nám muselo letět 15 miliard let.a

Hvězdy jsou všeobecně vzato slabým zdrojem rádiových signálů, ale některé jiné objekty, například pulsary a kvasary, byly objeveny především díky radioteleskopům. Jak nasvědčuje jejich název, tyto teleskopy pracují v oblasti vlnových délek rádiových vln, nikoli viditelného světla. Počínaje rokem 1961 byly objeveny stovky kvasarů, z nichž mnohé se nacházejí v nejvzdálenějších hlubinách známého vesmíru.

Galileo si ve své době samozřejmě nemohl představit, jak náročné bude zmapovat vesmír. Teprve v tomto století začíná člověk pojímat neuvěřitelné rozměry kosmu, složeného z miliard galaxií, které od sebe dělí ohromující vzdálenosti.

Fyzik Robert Jastrow navrhuje pro lepší pochopení vesmírných vzdáleností následující přirovnání. Představme si Slunce zmenšené do velikosti pomeranče. Země by pak byla malá jako pouhé zrnko písku a kroužila by kolem Slunce ve vzdálenosti 9 metrů. O ulici dál by byl Jupiter velikosti třešňové pecky a o deset ulic dál by kroužilo další zrnko písku, totiž Pluto. V témže měřítku by se nejbližší hvězdný soused našeho Slunce, hvězda zvaná Alfa Centauri, nalézal ve vzdálenosti 2 100 kilometrů. Celá Mléčná dráha by byla shlukem pomerančů, který by měl průměr 30 miliónů kilometrů. Jednotlivé pomeranče by byly od sebe vzdáleny přibližně 3 000 kilometrů. Jak je vidět, i když si vše zmenšíme, čísla se brzy začínají vymykat naší představivosti.

Zarážející nejsou jen vzdálenosti. Vědci se při odhalování vesmírných záhad setkávají s podivnými úkazy. Existují neutronové hvězdy složené z hmoty o takové hustotě, že jedna čajová lžička této hmoty by vážila tolik, co 200 miliónů slonů. Existují drobounké hvězdy, kterým se říká pulsary. Jeden z nich bliká šestsetkrát za sekundu. Nu a pak jsou tu ony provokativní černé díry, které vědce podněcují k různým spekulacím. Samy sice vidět nejsou, ale mohou svou záhadnou přítomnost prozradit neukojitelným hladem po světle a hmotě.

Samozřejmě, že mnohé dosud zůstává tajemstvím, zahaleným rouškou ohromných vzdáleností a dlouhých věků. Co však již vědci o vesmíru zjistili? Poskytuje to, co již znají, nějaké nové poznání o tom, jak a proč vesmír existuje?

[Poznámka pod čarou]

[Obrázek na straně 4]

První zaměřitelný radioteleskop byl postaven v roce 1957 v Jodrell Bank v Anglii

[Podpisek]

S laskavým svolením Jodrell Bank Radio Telescope

Vesmír — Odhalení některých tajů

BRZY ráno 4. července roku 1054 hleděl Jang Wei Te upřeně na oblohu. Byl oficiálním astronomem na čínském císařském dvoře. Bedlivě proto sledoval pohyby hvězd, když tu najednou upoutala jeho pozornost záře v blízkosti souhvězdí Orion.

Nastal vzácný úkaz — na nebi se objevil útvar, který staří Číňané pojmenovali „hvězdou návštěvnicí“. Jang o tom svědomitě zpravil císaře. Všiml si také, že „hvězda návštěvnice“ se tak rozzářila, že byla jasnější než Venuše a po několik týdnů byla viditelná i za denního světla.

Mělo uplynout devět set let, než byla tato podívaná řádně vysvětlena. Nyní se předpokládá, že onen čínský astronom byl svědkem výbuchu supernovy, kataklyzmatické smrtelné křeče mohutné hvězdy. Příčiny takového neobvyklého úkazu patří do řady mnoha tajemství, která se astronomové snaží rozluštit. Uvádíme jedno z vysvětlení, jež se astronomům podařilo sestavit.

Život hvězd podobných našemu Slunci může být nesmírně dlouhý a stálý. Ovšem jejich zrod a zánik dokáže na obloze vytvořit velkolepou podívanou. Vědci se domnívají, že životopis hvězdy začíná uvnitř mlhoviny.

Mlhovina. Tímto výrazem se označuje mezihvězdné mračno plynu a kosmického prachu. Mlhoviny patří mezi nejkrásnější útvary na noční obloze. Té, která je vyobrazena na obálce tohoto časopisu, se říká mlhovina Trifid (neboli mlhovina se třemi trhlinami). Uvnitř této mlhoviny se zrodily nové hvězdy, které zbarvují její záři do červena.

Zdá se, že hvězdy se utvářejí uvnitř mlhoviny tehdy, když se působením gravitace zhušťuje rozptýlená hmota a vznikají smršťující se mračna plynu. Tyto mohutné plynové koule se ustálí, když dosáhnou takové teploty, při níž se v jejich jádru spustí nukleární reakce. Tím se zamezí dalšímu smršťování a rodí se nová hvězda. Její vznik je často provázen zrodem jiných hvězd, s nimiž pak vytvoří hvězdokupu.

Hvězdokupy. Na straně 8 vidíme fotografii malé hvězdokupy, které se říká Šperkovnice. Předpokládá se, že vznikla před pouhými několika milióny let. Své pojmenování získala díky tomu, jak ji v 19. století názorně popsal astronom John Herschel: „Skříňka plná různobarevných drahokamů.“ Jen v samotné naší galaxii je známo více než tisíc podobných hvězdokup.

Energie hvězd. Vznikající neboli vyvíjející se hvězda se ustaluje, když se v jejím nitru spustí řetězová nukleární reakce. Termonukleární reakce začíná přeměňovat vodík na hélium podobně jako při výbuchu vodíkové bomby. Běžná hvězda má tolik hmoty, že může podobně jako Slunce spalovat jaderné palivo miliardy let, aniž své zásoby vyčerpá.

Co se však stane, když taková hvězda nakonec všechno vodíkové palivo spotřebuje? Jádro se začne smršťovat, teplota roste, protože hvězda spotřebovává vodík, který je v jejím středu. Vnější vrstvy se zatím nesmírně rozpínají, poloměr hvězdy se padesátkrát nebo i vícekrát zvětší. Stává se z ní rudý obr.

Rudí obři. Rudý obr je hvězda, která má na povrchu poměrně nízkou teplotu. Není tudíž na pohled bílá či žlutá, ale červená. Tato fáze života hvězdy je poměrně krátká a končí, když se většina zásoby hélia vypotřebuje. Na nebi se to projeví hvězdným ohňostrojem. Přitom stále ještě spaluje hélium a vyvrhuje své vnější vrstvy. Z nich vzniká planetární mlhovina, jež září díky energii, kterou dostala od své mateřské hvězdy. Hvězda se pak rychle smrští a stane se z ní slabounce zářící bílý trpaslík.

Je-li však původní hvězda dostatečně mohutná, je konečným výsledkem výbuch. A to je supernova.

Supernovy. Supernova je výbuch, kterým končí život hvězd, jež byly původně mnohem větší než naše Slunce. Velmi silné tlakové vlny vychrlí do kosmu velké množství prachu a plynu rychlostí více než 10 000 kilometrů za sekundu. Intenzívní zář tohoto výbuchu je jasnější než miliarda Sluncí. Na obloze se jeví jako třpytící se diamant. Energie uvolněná jediným výbuchem supernovy odpovídá energii, kterou by naše Slunce vydalo během devíti miliard let.

Od doby, kdy Jang pozoroval svou supernovu, uplynulo již devět století. Vědci však mohou dosud vidět rozptýlené zbytky po tomto výbuchu — útvar zvaný Krabí mlhovina. Ale zbylo i něco víc než jenom Krabí mlhovina. V jejím středu byl objeven drobný objekt, který se 33krát za sekundu otočí kolem své osy a kterému se říká pulsar.

Pulsary a neutronové hvězdy. Pulsarem se rozumí rotující jádro suprahusté hmoty. Je zbytkem po výbuchu hvězdy, která byla nanejvýš třikrát hmotnější než naše Slunce. Vzhledem k tomu, že pulsary mívají průměr menší než 30 kilometrů, optické teleskopy je zachytí jen málokdy. Mohou je však rozpoznat radioteleskopy, jež zaregistrují rádiové signály, způsobené jejich rychlou rotací. Spolu s hvězdou se otáčí i paprsek rádiových vln — jako u majáku. Pozorovateli se tento otáčející se paprsek jeví jako pulsující signál, a odtud pochází i jméno pulsar. Pulsarům se také říká neutronové hvězdy, neboť jejich hmotu tvoří především stlačené neutrony. To je příčinou jejich neuvěřitelné hustoty — jeden krychlový centimetr by vážil více než sto miliónů tun.

A co by se stalo, kdyby se nějaká skutečně mohutná hvězda stala supernovou? Astronomové vypočítali, že by proces hroucení hvězdy pokračoval v jejím jádře i poté, co již prošla stádiem neutronové hvězdy. Teoreticky by přitažlivost stlačující jádro byla tak velká, že by vznikla takzvaná černá díra.

Černé díry. Říká se, že se podobají obřím kosmickým vírům, kterým nic neunikne. Svou přitažlivostí do sebe nasávají objekty takovou silou, že pokud se světlo nebo hmota dostanou příliš blízko, jsou neúprosně vtaženy do jejich nitra.

Černou díru nikdo nikdy přímo nespatřil — již z názvu plyne, že to není možné. Fyzikové však věří, že se jim podaří existenci černých děr demonstrovat na tom, jaký vliv mají černé díry na objekty, které jsou právě v jejich okolí. K tomu, aby tato záhada byla rozluštěna, budou potřebné nové pozorovací techniky.

Tajemství galaxií

Galaxie je kosmický útvar složený z mnoha miliard hvězd. V roce 1920 vědci zjistili, že Slunce není středem naší galaxie, jak se dříve usuzovalo. Brzy nato silné teleskopy odhalily řadu dalších galaxií. Lidstvo si začalo uvědomovat nezměrnost vesmíru.

Mlhavý goblén, kterému říkáme Mléčná dráha, je ve skutečnosti pohled na okraj naší vlastní galaxie. Kdybychom ji mohli pozorovat z dálky, vypadala by jako gigantický vířící větrník. Její tvar bývá také přirovnáván ke dvěma vaječným „volským okům“ položeným rubem na sebe, ovšem v značně větším měřítku. Kdybychom putovali rychlostí světla, přelétli bychom naši galaxii za 100 000 let. Slunce leží na okraji naší galaxie. K tomu, aby oběhlo kolem jejího středu, potřebuje 200 miliónů let.

Galaxie, podobně jako hvězdy, dosud skrývají mnohá tajemství a fascinují vědeckou obec.

Kvasary. V šedesátých letech byly zachyceny silné rádiové signály. Pocházely z objektů, které jsou až za seskupením galaxií v naší blízkosti. Pro svou podobnost hvězdám dostaly jméno kvasary — což je zkrácená podoba anglického výrazu „quasi-stellar radio sources“. Ale astronomy zaráželo ohromné množství energie, kterou vydávají. Jeden velmi zářivý kvasar je asi deset tisíckrát jasnější než Mléčná dráha a nejvzdálenější známé kvasary jsou od nás zhruba deset miliard světelných let.

Po dvou desetiletích intenzívního bádání došli astronomové k závěru, že tyto vzdálené kvasary jsou vlastně velmi aktivní jádra odlehlých galaxií. Co se však v jádrech těchto galaxií děje, že vzniká tak nezměrná energie? Někteří vědci jsou toho názoru, že se energie uvolňuje spíše působením gravitačních procesů než jadernými reakcemi jako u hvězd. V současnosti uznávaná teorie uvádí kvasary do spojitosti s obrovskými černými dírami. Dnes nelze s jistotou říci, je-li to pravda, nebo ne.

Kvasary a černé díry jsou jen dvěma hádankami, které čekají na rozluštění. Je možné, že některé taje vesmíru zůstanou navždy mimo dosah našeho chápání. Ale ty, které již byly odhaleny, nám poskytují závažné poučení — poučení, jehož důsledky sahají daleko za říši astronomie.

[Obrázek na straně 7]

Spirální galaxie M83

[Podpisek]

Foto: D. F. Malin, s laskavým svolením Anglo-australského výboru pro teleskopy

[Obrázky na straně 8]

Šperkovnice

Kuřátka, otevřená hvězdokupa M45 v souhvězdí Býka

[Podpisek]

Foto: D. F. Malin, s laskavým svolením Anglo-australského výboru pro teleskopy

[Pictures on page 8]

Mlhovina v Orionu, na výřezu je fotografie mlhoviny Koňská hlava

[Podpisek]

Foto: D. F. Malin, s laskavým svolením Anglo-australského výboru pro teleskopy

Poučení z vesmíru

„Nenamlouvám si, že vesmíru rozumím — je značně větší než já.“ — Thomas Carlyle, 1795–1881

DNES po sto letech si dovedeme ještě lépe představit, o kolik je vesmír větší než my sami. Vědci sice mají dnes větší poznání než dříve, ale stále ještě jsou v takovém postavení, jaké popsal jeden astronom — podobají se totiž „botanikovi osmnáctého století, který v džungli nalézá množství dosud nepoznaných květin“.

Nehledě na naše omezené znalosti je možné dojít k jistým závěrům. A tyto závěry se dotýkají těch nejzávažnějších otázek: Co se vlastně ve vesmíru děje, a především — jak vznikl?

Nikoli chaos, ale řád

Bádání o povaze vesmíru se nazývá kosmologie. Tento výraz je odvozen z řeckých slov kosmos a logos, z čehož vyplývá, že jde o ‚studium řádu či harmonie‘. Je to přiléhavé označení, protože astronomové se skutečně setkávají s řádem, ať již při svém studiu pohybu nebeských těles, nebo při studiu hmoty, z níž se vesmír skládá.

V našem vesmíru je vše v pohybu. Nejedná se o bludný či nepředvídatelný pohyb. Planety, hvězdy a galaxie se kosmickým prostorem pohybují na základě přesných fyzikálních zákonů — zákonů, které vědcům umožňují s neomylnou přesností předvídat výskyt určitých vesmírných jevů. Je také podivuhodné, že čtyři základní síly, které ovládají i ten nejmenší atom, ovládají rovněž nejmohutnější galaxie.

Řád je rovněž znatelný v samotné hmotě, z níž je vesmír utvořen. „Hmota je. . . organizovaná na všech úrovních od nepatrných věcí až po značně rozměrné,“ vysvětluje The Cambridge Atlas of Astronomy. Hmota není ani zdaleka jen tak náhodně rozptýlena. Je organizovaným způsobem uspořádána do struktur, ať již jde o vazby elektronů s protony a neutrony v jádrech atomů, nebo o přitažlivost, která vzájemně váže mohutná seskupení galaxií.

Proč se ve vesmíru zračí takový řád a harmonie? Proč v něm panují transcendentní zákony? Tyto zákony musely existovat před počátkem vesmíru — jinak by jej nemohly řídit. Proto je logické ptát se: Kde se tyto zákony vzaly?

Proslavený vědec Isaac Newton učinil následující závěr: „Tato nadmíru krásná soustava skládající se ze Slunce, planet a komet mohla vzejít pouze z úmyslu a vlivu inteligentní a mocné Bytosti.“

Fyzik Fred Hoyle řekl: „Původ vesmíru vyžadoval inteligenci, stejně jako ji vyžaduje složení Rubikovy kostky.“ Závěr, že musí existovat nějaký nadpřirozený Zákonodárce, je potvrzen našimi poznatky o původu vesmíru.

Klíčová otázka: Jak vesmír vznikl?

S. Hawking, odborník v oboru teoretické fyziky, vysvětluje: „Odpověď na otázku jak vzniklo všechno, co dnes kolem sebe vidíme, včetně života, je ukryta v počátcích vesmíru.“ Jaký názor na počátek vesmíru mají vědci v současné době?

Vědci v šedesátých letech zaznamenali slabé záření, které vycházelo z celého vesmíru. Začalo se usuzovat, že toto záření je dozvukem prvotního výbuchu, který astronomové pokřtili na velký třesk. Říkají, že tento výbuch byl tak mocný, že jeho ozvěnu je možné zachytit i po miliardách let.a

Ovšem pokud se vesmír z ničeho nic zrodil výbuchem někdy před patnácti až dvaceti miliardami let, jak dnes věří většina fyziků (přestože jiní toto tvrzení zaníceně napadají), pak vzniká klíčová otázka. Kde se vzala počáteční energie? Jinými slovy: Co tu bylo před velkým třeskem?

Mnoho astronomů se této otázce raději vyhýbá. Jeden vědec přiznává: „Věda dokázala, že vesmír vznikl působením sil, které jsou, jak se zdá, navždy mimo možnosti vědeckého popisu. Věda se tím znepokojuje, protože je to v rozporu s náboženstvím vědy — náboženstvím vyznávajícím víru v příčinu a následek, víru, že každý následek má svou příčinu. Nyní zjišťujeme, že největší ze všech následků — zrod vesmíru — porušuje tento článek víry.“

Jeden profesor na Oxfordské univerzitě to vyjádřil ještě přímočařeji: „Pokud jde o prvotní příčinu vesmíru, je ponecháno na čtenáři, aby si ji domyslil, ale náš obraz je bez něho neúplný.“ Bible ovšem uvádí věci na pravou míru a určuje totožnost oné „prvotní příčiny“ slovy: „Na počátku Bůh stvořil nebesa a zemi.“ — 1. Mojžíšova 1:1.

Člověk je bezvýznamný

Nejjednodušší poučení, které nám vesmír uděluje, je zároveň nejzřetelnější. Je to poučení, které se hrdý středověký člověk snažil ignorovat, ale které bibličtí básníci pokorně uznali již před tisíciletími — poučení o bezvýznamnosti člověka.

Nedávné objevy potvrzují realistické ohodnocení, které vyslovil král David: „Když vidím tvá nebesa, díla tvých prstů, měsíc a hvězdy, které jsi připravil, co je smrtelný člověk, že ho chováš v mysli, a syn pozemského člověka, že se o něho staráš?“ — Žalm 8:3, 4.

Astronomie odhalila nezměrnost a majestátnost kosmu — hvězdy obřích rozměrů, nepochopitelné vzdálenosti, časové úseky, které se vymykají lidskému chápání, vesmírné pece vyvíjející teploty, jež jdou do miliónů stupňů, výbuchy, ve srovnání s nimiž by výbuch miliardy jaderných bomb byl nicotný. To vše je dobře popsáno v knize Job: „Pohleď, to jsou okraje jeho cest, a jaký šepot je o něm slyšet! Kdo však může ukázat, že rozumí jeho mocnému hromu?“ (Job 26:14) Čím více se toho o vesmíru dozvídáme, tím skromnější nám naše poznání připadá a tím menší místo ve vesmíru zaujímáme my sami. Objektivního pozorovatele takové poznání přivádí ke střízlivému uvažování.

Isaak Newton připustil: „Zdá se mi, že se podobám chlapci, který si hraje na mořském břehu a rozptyluje se tím, že hledá stále hladší oblázky a stále hezčí škeble, zatímco před ním leží rozlehlý oceán neobjevené pravdy.“

Toto poznání by nás mělo pohnout k pokoře. A pokora člověku může pomoci, aby si uvědomil, že existuje Někdo, kdo stvořil vesmír, Někdo, kdo ustanovil zákony, které řídí, Někdo, kdo je daleko větší a daleko moudřejší než my. A kniha Job nás upomíná: „U něho je moudrost a moc; má radu a porozumění.“ (Job 12:13) To je tedy to největší ze všech poučení.

S odhalováním tajů vesmíru vyvstávají ještě větší záhady. Jeden z příštích článků se bude zabývat některými nejnovějšími objevy, nad nimiž si nyní astronomové lámou hlavu a které vyvolávají otázky, jež přilévají olej do ohně debat mezi kosmology.

[Poznámka pod čarou]

[Obrázek na straně 10]

Přístroj, který zachycuje záření vzniklé teoreticky velkým třeskem

[Podpisek]

S laskavým svolením Royal Greenwich Observatory a Canary Islands Insitute of Astrophysics