Spitzerův vesmírný dalekohled: Infračervené oči NASA

Spitzerův vesmírný dalekohled (Spitzer Space Telescope, původně označovaný zkratkou SIRTF – Space Infrared Telescope Facility) byl čtvrtým a závěrečným členem prestižního programu Velkých observatoří NASA (spolu s Hubbleovým dalekohledem pro viditelné světlo, Comptonovou observatoří pro gama záření a observatoří Chandra pro rentgenové paprsky).

Byl pojmenován na počest legendárního amerického teoretického astrofyzika Lymana Spitzera (1914–1997), který již v roce 1946 jako vůbec první člověk navrhl myšlenku umístit velké teleskopy na oběžnou dráhu mimo rušivou zemskou atmosféru.

Dalekohled odstartoval 25. srpna 2003 a jeho mise trvala více než 16 let (do 30. ledna 2020), během nichž otevřel zcela novou éru infračervené astronomie.

Zemská atmosféra (především vodní pára) pohlcuje většinu infračerveného záření přicházejícího z kosmu. Umístění infračerveného dalekohledu do vesmíru přineslo dvě zásadní výhody:

1. Průhled skrz prachová mračna: Viditelné světlo je silně rozptylováno a pohlcováno mezihvězdným prachem. Infračervené vlnové délky jsou však delší než velikost prachových částic, takže prachovými závoji snadno projdou. Spitzer dokázal nahlédnout do nitra hustých molekulárních mračen, kde se rodí nové hvězdy a planety, a proniknout skrz neprůhledný prachový disk k samému středu naší Mléčné dráhy.
2. Vidění chladného vesmíru: Tělesa, která jsou příliš chladná na to, aby zářila viditelným světlem (hnědí trpaslíci, mezihvězdné prachové prstence, komety, planetky či atmosféry exoplanet), vyzařují své maximum energie právě v tepelném infračerveném spektru.

Pozorovat teplo vzdáleného vesmíru vyžaduje, aby samotný dalekohled byl extrémně chladný – jinak by jeho vlastní tepelné vyzařování zcela oslepilo jeho detektory (podobně jako kdyby se někdo pokoušel dívat obyčejným dalekohledem vyrobeným ze žhnoucích žárovek).

Spitzer byl chlazen nádrží s 360 litry kapalného helia, které udržovalo optiku a vědecké přístroje na nepředstavitelné teplotě pouhých 5,5 Kelvinů (-267,65 °C) – jen kousek nad absolutní nulou! Zároveň byl umístěn na unikátní oběžnou dráhu sledující Zemi, daleko od tepelného vyzařování naší planety.

Když v květnu 2009 po šesti letech zásoba tekutého helia došla, mise neskončila. Následovala tzv. Teplá mise (Warm Mission): díky pasivnímu vyzařování tepla do otevřeného vesmíru si dalekohled udržel teplotu pod -244 °C, což umožnilo jeho dvěma nejkratším infračerveným kanálům pracovat dalších více než deset let.

Mezi nejslavnější vědecké triumfy Spitzera patří:

• Objev systému TRAPPIST-1 (2017): Spitzer nepřetržitě sledoval trpasličí hvězdu TRAPPIST-1 a potvrdil existenci sedmi terestrických planet o velikosti Země, z nichž tři obíhají v obyvatelné zóně.
• První spektrum a teplotní mapa exoplanety: V roce 2005 Spitzer poprvé v historii zachytil přímé infračervené světlo vyzařované cizími planetami (HD 209458b a TrES-1) a vytvořil první hrubou teplotní mapu atmosféry plynného obra.
• Obří prstenec Saturnu: V roce 2009 objevil gigantický, do té doby neviditelný prachový prstenec obklopující Saturn, který začíná 6 milionů kilometrů od planety a sahá až do vzdálenosti 12 milionů kilometrů (měsíc Phoebe se pohybuje uvnitř něj).
• Galaktický atlas: Pořídil detailní mozaiku celé roviny Mléčné dráhy složenou z více než 800 000 snímků, která odhalila pravou strukturu galaktické příčky.

Dne 30. ledna 2020 inženýři z NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) poslali Spitzeru finální příkaz k vypnutí. Sonda byla uvedena do bezpečného hibernačního stavu na své oběžné dráze kolem Slunce. Její přímým vědeckým nástupcem se stal Vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST).

• Werner, M. W., et al. (2004). The Spitzer Space Telescope Mission. Astrophysical Journal Supplement Series.
• Gillon, M., et al. (2017). Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1. Nature.
• Veras, D., et al. (2009). The Discovery of Saturn's Giant Ring by Spitzer. Nature.