Záblesky gama záření budou vědci sledovat pomocí flotily nanosatelitů

Záblesky gama záření přicházející spolu s gravitačními vlnami jsou z hlediska astrofyziky zcela zásadní jev, který by měl trvat jen zlomky sekund až sekundu a který se dosud podařilo zachytit jen jednou. To by se mohlo změnit: nejnovější řešení mezinárodního týmu, jehož vědeckým koordinátorem je astrofyzik Norbert Werner z Masarykovy univerzity, plánuje kolem Země rozmístit soustavu malých detekčních zařízení.

První nanosatelit na detekci záblesků gama záření už začal fungovat na oběžné dráze. Mini družici nesoucí nový detektor s označením GRBAlpha, na jehož vývoji spolupracovali maďarští, čeští, japonští a slovenští vědci a konstruktéři, vynesla do vesmíru v pondělí raketa Sojuz. Oproti plánům byl start rakety z Bajkonuru o dva dny odložen kvůli technickým potížím s raketou. Už necelých 15 hodin po startu se vědeckému týmu pod vedením astrofyzika Norberta Wernera z Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity podařilo s družicí poprvé spojit.

Spojení s družicí pomohla zabezpečit Laboratoř experimentálních družic pod vedením Miroslava Kasala z Ústavu radioelektroniky Fakulty elektrotechniky a komunikačních technologií Vysokého učení technického v Brně. „Cílem mise je ověřit fungování navrženého technického řešení detektoru pro detekci záblesků gama záření, které vznikají při srážkách neutronových hvězd nebo při gravitačním zřícení velmi hmotných, rychle rotujících hvězd. Pro astrofyziky představují možnost, jak objasnit a prokázat řadu fyzikálních jevů,“ popsal Norbert Werner.

„Pokud se ukáže, že navržené zařízení, které už má za sebou celou řadu testů na Zemi, funguje i na oběžné dráze, rádi bychom do vesmíru postupně poslali celou flotilu takových malých detektorů, aby měření pokrývalo celou oblohu. Propojením dat, které bychom takto získali, bychom byli schopni lokalizovat místa, odkud záblesky gama záření pochází a provést další měření a pozorování,“ doplnil Werner. 

Celkem by se mělo jednat o devět družic rozdělených po trojicích v třech různých oběžných rovinách. Vědci už pro takovou flotilu mají i název CAMELOT (CubeSats Applied for Measuring and Localising Transients, respektive CubeSaty aplikované na měření a lokalizaci přechodných jevů).

„Díky unikátnímu pozorování v roce 2017, kdy se podařilo současně detekovat a lokalizovat gravitační vlny i gama záblesk pocházející se srážky neutronových hvězd, a bylo možné do místa zdroje rychle namířit pozemské dalekohledy, se například zjistilo, že při srážkách neutronových hvězd opravdu vznikají prvky těžší než železo, jako je zlato nebo platina,“ připomněl Werner význam monitorování záblesků gama záření. 

Od té doby se už ale podobné pozorování realizovat nepodařilo. Aktuálně totiž neexistuje zařízení, která by bylo schopné monitorovat celou oblohu a současně dokázalo zdroj záblesku lokalizovat. Nápad zajistit monitoring záblesků gama záření pomocí malých nanosatelitů,  velikosti a tvaru zhruba jako krabice na lahev vína, se zrodil poté, co v roce 2016 došlo k havárii japonského rentgenového astronomického satelitu Hitomi, na jehož přípravě Werner několik let spolupracoval. 

Sonda Hitomi vydržela na oběžné dráze pouhých 40 dnů a pak se vlivem rotace úplně rozpadla. Mnoho úsilí a energie celé řady vědců bylo ztraceno.   

 „Byl jsem z toho opravdu velmi smutní a při jedné diskusi s Andrásem Pálem z maďarského astronomického ústavu jsme se zaměřili na takzvané nanosatelity, jejichž konstrukce není tak náročná a dají se postavit mnohem levněji. Hledali jsme, jak by se dali využít, a tehdy nás napadlo, že by šlo tyto minidružice využít pro sledování záblesků gama záření, které jsou sice velmi krátké, ale zato velmi silné, a tak jsme pustili do vývoje, “ vzpomíná Werner na zahájení spolupráce na vývoji takzvaného GRB (Gamma-Ray Burst, GRBAlpha) detektoru, který probíhal v maďarském astronomickém ústavu. 

Do vývoje minidružice se zapojila slovensko-česká firma Spacemanic působící v Brně a slovenská firma Needronix, jejichž konstruktéři již měli předchozí zkušenosti se stavbou nanosatelitu známého pod označením skCube. Důležitou roli sehrála i Letecká fakulta Technické univerzity v Košicích, která je oficiálním provozovatelem mise. Jako akademická instituce mohla přihlásit projekt do mezinárodní soutěže pořádné společností GK Launch Services. Projekt uspěl a získal tak 75 % slevu, takže letenka pro družici GRBAlpha vyšla na 15 tisíc dolarů (12 300 eur).

Tým soustředěný kolem Norberta Wernera a Andrása Pály, čítající zhruba deset vědců a konstruktérů z Maďarska, Slovenska a Česka, kteří úzce spolupracují i s japonskými kolegy, vyvinul podobný detektor také pro českou družici VZLUSAT-2. Její start je plánován na červen. Celkem chtějí mít vědci ve vesmíru ideálně deset takových detektorů.