Račí oko míří do vesmíru

Spoluprací několika českých pracovišť včetně skupiny Astrofyziky vysokých energií Astronomického ústavu AV ČR se v posledním desetiletí zdařilo realizovat a odzkoušet zcela nový typ rentgenového dalekohledu vycházejícího z principu račího oka.

Jde o jeden z prvních funkčních prototypů rentgenového teleskopu „račí oko” na světě. Na projektu se podílely v rámci již ukončeného grantu GA ČR Astronomický ústav AV ČR (skupina Astrofyziky vysokých energií) a Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská, katedra fyzikální elektroniky, ČVUT v Praze, a to za spolupráce s řadou dalších subjektů – Vývojové optické dílny AV ČR v Turnově a dalších.
Biologové měli dlouho za to, že raci a jim příbuzní tvorové nevidí. Teprve relativně nedávno se zjistilo, že jejich oči fungují na zcela neobvyklém principu zrcadlové optiky. Oči jsou totiž tvořeny velkým množstvím miniaturních reflektivních kanálků čtvercového průřezu, rozložených po povrchu polokoule. Toto uspořádání umožňuje vidět s velkým zorným úhlem (až 180 stupňů). Po publikaci tohoto objevu si zvláštního uspořádání račích ok všiml americký astronom R. Angel, kterého zaujal především fakt, že odraz paprsků nastává téměř tečně k povrchu kanálků, a je tedy příhodný i pro použití v rentgenovém oboru spektra, kde je jinak fokusace paprsků nemožná. Angel navrhl použít optiku na tomto principu pro širokoúhlé rentgenové astronomické dalekohledy. To bylo v roce 1978, ale pro velkou náročnost výroby – zejména nutnost vysoké lesklosti a přesnosti – došlo k vlastní realizaci až nyní.
Laboratorní vzorky vyvinuté v České republice představují řadu modifikací i velikostí. Moduly račího oka byly vyrobeny ve velikostech od 3×3×6 mm až po velké moduly 300×300×600 mm. Odrazivými prvky jsou buď galvanoplasticky replikované kovové kanálky (Angelovo uspořádání), nebo tenké replikované či skleněné zlacené rovinné desky a fólie (Schmidtovo uspořádání). Nejtenčí použité skleněné fólie mají tloušťku pouze 30 mikronů, tedy přibližně lidského vlasu. Zkoušky ve viditelném i rentgenovém oboru spektra potvrdily parametry optiky odpovídající modelovaným.
Jaký je hlavní význam nového druhu rentgenové optiky? Ten je založen hlavně na velkém dosažitelném zorném poli, které je až 180 stupňů, zatímco u dosud používaných druhů kosmických rentgenových dalekohledů to je méně než 1 stupeň. To předurčuje nové dalekohledy pro velmi citlivé a přesné monitorování oblohy a hledání nových a eruptivních zdrojů. Jako příklad lze uvést detekci rentgenové emise stále záhadných kosmických záblesků záření gama. Teleskop s račím okem by mohl tyto jevy lokalizovat s přesností až 100krát lepší, než je to možné dosud, a nalézat i ty, které v gama oboru pro úzkou kolimaci tohoto záření nevidíme, avšak mohly by být pozorovatelné v rentgenovém oboru spektra.
Naděje vkládané astrofyzikální komunitou do nového typu rentgenových dalekohledů jsou však širší. K těm nejdůležitějším patří i očekávání, že nový druh dalekohledu poprvé v historii zaznamená teorií předpovězené termální rentgenové záblesky trvající asi 15 minut a doprovázející závěrečné fáze života hvězd při výbuších supernov.