vesmírná agentura

Spící obr překvapil vědce mise Gaia uvnitř Mléčné dráhy

17. 4. 2024 Iveta Mauci, šéfredaktorka 0 komentářů 6 min read 528 Zobrazení Astrofyzika, astronomie, černá díra, ESA, Francie, Gaia BH3, vesmírná agentura

ESA Nové TOP 10 Vesmír Země

Vědci se brodili množstvím dat z mise ESA Gaia a odhalili „spícího obra“. Velká černá díra o hmotnosti téměř 33násobku hmotnosti Slunce se ukrývala v souhvězdí Aquila, méně než 2000 světelných let od Země. Toto je poprvé, kdy byla takto velká černá díra hvězdného původu spatřena v Mléčné dráze. Doposud byly černé díry tohoto typu pozorovány pouze ve velmi vzdálených galaxiích. Tento objev zpochybňuje naše chápání toho, jak se hmotné hvězdy vyvíjejí.

Hmota v černé díře je tak hustě zabalena, že její nesmírné gravitační síle nemůže nic uniknout, dokonce ani světlo. Velká většina černých děr s hvězdnou hmotností, o kterých víme, pohlcuje hmotu od blízkého hvězdného společníka. Zachycený materiál padá na zhroucený objekt vysokou rychlostí, stává se extrémně horkým a uvolňuje rentgenové záření. Tyto systémy patří do rodiny nebeských objektů nazývaných rentgenové dvojhvězdy.

Když černá díra nemá svého společníka dostatečně blízko, aby mu mohla ukrást hmotu, nevytváří žádné světlo a je extrémně obtížné ji zaznamenat. Takové černé díry se nazývají „spící“.

V rámci přípravy na vydání dalšího katalogu Gaia, Data Release 4 (DR4), vědci kontrolují pohyby miliard hvězd a provádějí složité testy, aby zjistili, zda se děje není neobvyklého. Pohyb hvězd může být ovlivněn společníky: lehkými, jako jsou exoplanety; těžší, jako jsou hvězdy; nebo velmi těžké, jako černé díry. V rámci Gaia Collaboration jsou k dispozici specializované týmy, které vyšetřují jakékoli „zvláštní“ případy.

A právě jeden takový případ se objevil u staré obří hvězdy v souhvězdí Aquily, ve vzdálenosti 1926 světelných let od Země. Podrobnou analýzou kolísání v dráze hvězdy našli velké překvapení. Hvězda byla uzavřena v orbitálním pohybu se spící černou dírou o výjimečně vysoké hmotnosti, asi 33krát větší než Slunce.

Toto je třetí spící černá díra nalezená Gaiou a byla příhodně pojmenována „Gaia BH3“. Její objev je velmi vzrušující kvůli hmotnosti objektu. „To je ten druh objevu, který uděláte jednou za svůj výzkumný život,“ říká Pasquale Panuzzo z CNRS, z Pařížské observatoře, ve Francii, který je hlavním autorem tohoto zjištění. „Zatím byly takto velké černé díry detekovány pouze ve vzdálených galaxiích díky spolupráci LIGO–Virgo–KAGRA, a to díky pozorování gravitačních vln.“

Průměrná hmotnost známých černých děr hvězdného původu v naší galaxii je přibližně 10krát větší než hmotnost našeho Slunce. Hmotnostní rekord dosud držela černá díra v rentgenové dvojhvězdě v souhvězdí Cygnus (Cyg X-1), jejíž hmotnost se odhaduje na přibližně 20násobek hmotnosti Slunce.

„Je působivé vidět transformační dopad, který má Gaia na astronomii a astrofyziku,“ poznamenává profesorka Carole Mundell, ředitelka pro vědu ESA. „Její objevy sahají daleko za původní účel mise, kterým je vytvoření mimořádně přesné multidimenzionální mapy více než miliardy hvězd v celé naší Mléčné dráze.“

Bezkonkurenční přesnost

Vynikající kvalita dat Gaia umožnila vědcům určit hmotnost černé díry s nesrovnatelnou přesností a poskytnout nejpřímější důkaz, že černé díry v tomto hmotnostním rozsahu existují.

Astronomové čelí naléhavé otázce vysvětlení původu černých děr velkých jako Gaia BH3. Naše současné chápání toho, jak se hmotné hvězdy vyvíjejí a umírají, nevysvětluje okamžitě, jak tyto typy černých děr vznikly.

Většina teorií předpovídá, že jak stárnou, hmotné hvězdy odhazují značnou část svého materiálu prostřednictvím silných větrů; nakonec jsou částečně vyhozeny do vesmíru, když explodují jako supernovy. To, co zbylo z jejich jádra, se dále smršťuje a stává se buď neutronovou hvězdou, nebo černou dírou, v závislosti na její hmotnosti. Jádra dostatečně velká na to, aby skončila jako černé díry o hmotnosti 30násobku hmotnosti našeho Slunce, je velmi obtížné vysvětlit.

Přesto může klíč k této hádance ležet velmi blízko černé díry Gaia BH3.

Zajímavý společník

Hvězda obíhající Gaiu BH3 ve vzdálenosti asi 16krát větší než Slunce-Země je poměrně neobvyklá: starověká obří hvězda, která vznikla během prvních dvou miliard let po Velkém třesku, v době, kdy se naše galaxie začala skládat. Patří do rodiny galaktických hvězdných halu a pohybuje se opačným směrem než hvězdy galaktického disku. Její dráha naznačuje, že tato hvězda byla pravděpodobně součástí malé galaxie nebo kulové hvězdokupy, kterou před více než osmi miliardami let pohltila naše vlastní galaxie.

Společná hvězda má velmi málo prvků těžších než vodík a helium, což naznačuje, že hmotná hvězda, která se stala Gaiou BH3, mohla být také velmi chudá na těžké prvky. To je pozoruhodné. Poprvé podporuje teorii, že vysoce hmotné černé díry pozorované při experimentech s gravitačními vlnami vznikly kolapsem pravěkých hmotných hvězd chudých na těžké prvky. Tyto rané hvězdy se mohly vyvinout odlišně od hmotných hvězd, které v současnosti vidíme v naší galaxii.

Složení doprovodné hvězdy může také osvětlit mechanismus vzniku tohoto úžasného binárního systému. „Co mě zaráží, je, že chemické složení společníka je podobné tomu, které nacházíme u starých hvězd chudých na kovy v galaxii,“ vysvětluje Elisabetta Caffau z CNRS, Observatoire de Paris, která je rovněž členem spolupráce Gaia.

„Neexistuje žádný důkaz, že by tato hvězda byla kontaminována materiálem vyvrženým explozí supernovy z masivní hvězdy, která se stala BH3.“ To by mohlo naznačovat, že černá díra získala svého společníka až po svém narození, kdy ho zachytila z jiného systému.

Chutný předkrm

Objev černé díry Gaia BH3 je pouze začátek a zbývá ještě mnoho věcí, které je potřeba prozkoumat o jeho matoucí povaze. Nyní, když byla zvědavost vědců podnícena, bude tato černá díra a její společník nepochybně předmětem mnoha hloubkových studií, které přijdou.

Spolupráce na projektu Gaia narazila na tohoto „spícího obra“ při kontrole předběžných dat v rámci přípravy na čtvrté vydání katalogu Gaia. Protože je nález tak výjimečný, rozhodli se jej oznámit ještě před oficiálním zveřejněním.

Příští zveřejnění dat Gaia slibuje, že bude zlatým dolem pro studium binárních systémů a objev dalších spících černých děr v naší galaxii. „Ve srovnání s předchozím vydáním dat (DR3) jsme extrémně tvrdě pracovali na zlepšení způsobu, jakým zpracováváme specifické datové sady, takže očekáváme, že v DR4 odhalíme mnohem více černých děr,“ uzavírá Berry Holl z univerzity v Ženevě ve Švýcarsku. člen spolupráce Gaia

Co je černá díra?

Gaia je evropská mise, postavená a provozovaná vesmírnou agenturou ESA. Byla schválena v roce 2000 jako základní mise Evropské vesmírné agentury v rámci vědeckého programu ESA Horizon 2000 Plus, podporovaného všemi členskými státy ESA.

Článek byl upraven podle tiskové zprávy agentury ESA.

Tajemná vesmírná agentura dobrovolně vystoupila ze stínů

26. 2. 2023 Petr Kovanda 10 min read 342 Zobrazení stíny, tajemná, vesmírná agentura, vojenská vesmírná agentura

Nové Tajné projekty Technologie TOP 10 Válečná zóna

Když SpaceX Falcon Heavy zahájila 15. ledna národní bezpečnostní misi na geostacionární oběžnou dráhu Země, Space Force odhalily, že tři užitečné zátěže na palubě byly vyvinuty jednou z jejích nejtajnějších agentur, Space Rapid Capabilities Office. Oznámení bylo neobvyklé, protože Space RCO se sídlem na Kirtlandské letecké základně v Novém Mexiku, pracuje pod radarem a jen zřídka informuje, co dělá, píše SPACE NEWS.

Kelly Hammett, ředitel Space RCO, řekl, že rozhodnutí zveřejnit satelity na misi USSF-67 je součástí širšího úsilí o to, aby se začala shazovat rouška tajemství úřadu. „Budeme trochu otevřenější v tom, co děláme,“ řekl SpaceNews v nedávném rozhovoru.

Než Hammett před sedmi měsíci převzal funkci šéfa vesmírného RCO, vedl divizi řízené energetiky Výzkumné laboratoře vzdušných sil. Jedním z jeho cílů pro vesmírnou agenturu je zvýšit její viditelnost na Capitol Hill a spolupracovat s širším okruhem vesmírného průmyslu.

To je těžké udělat, „pokud lidé nevědí, že existujeme nebo co děláme,“ řekl.

Co je Space RCO?

Kancelář je jednou ze tří akvizičních organizací v rámci Space Force, spolu s Space Development Agency a mnohem větším Space Systems Command.

Kongres ustanovil Space RCO v zákoně o povolení k národní obraně z roku 2018. Jeho hlavním podporovatelem v Kongresu byl senátor Martin Heinrich (DN.M).

Heinrich po léta kritizoval letectvo za to, že nepodporovalo operačně reagující vesmírný úřad (ORS) na letecké základně Kirtland. Kancelář ORS byla založena v roce 2007, aby obsluhovala vesmírné systémy s rychlou odezvou a menší satelity, ale letectvo do roku 2013 přestalo kancelář financovat, aby mohla své aktivity převést do své hlavní prodejny vesmírných zakázek v Los Angeles, Centra vesmírných a raketových systémů.

Kongres přesto několik let přidával peníze pro ORS a Heinrich nakonec prosadil vytvoření samostatné organizace pro rychlé akvizice vesmíru, která by byla nezávislá a fyzicky oddělená od Střediska vesmírných a raketových systémů, které je nyní Velitelstvím vesmírných systémů. A Space RCO bylo na světě.

Heinrich a další zákonodárci si v té době také stěžovali, že byrokracie nákupu letectva nebyla dostatečně agilní, aby reagovala na výzvy, které představovaly konkurenční vesmírné mocnosti, které hrozily zasáhnout americké systémy protisatelitními zbraněmi.

Space Rapid Capabilities Office pracuje s mnohem větší autonomií než většina vojenských obchodů.

Space RCO byl modelován podle Air Force’s Rapid Capabilities Office, založeného v roce 2003. Air Force RCO pracovalo převážně v zákulisí a vedlo vývoj X-37B bezosádkového znovupoužitelného kosmického letounu a B-21 dálkového úderného bombardéru.

Pracovní síla Space RCO čítající asi 200 lidí zahrnuje 80 vládních civilních a vojenských důstojníků. Zbytek jsou dodavatelé podpory.

Stejně jako jeho protějšek z letectva, Space RCO funguje velmi odlišně než většina vojenských obchodů, s mnohem větší autonomií a pravomocemi delegovanými Kongresem pro přidělování zdrojů.

Agentura nezveřejňuje své roční financování, ale Hammett řekl, že očekává, že rozpočty a pracovní zátěž porostou, protože Pentagon pumpuje více peněz do vesmírných programů, aby mohl konkurovat Číně.

Většina projektů RCO je financována z tajného rozpočtu vesmírných sil, který v posledních letech prudce vzrostl. Z 3,7 miliardy $ v roce 2021 na 6,5 miliardy $ v roce 2023, podle odhadů letecké konzultační firmy Velos.

„Je to velmi dynamické prostředí,“ řekl Hammett. „Signál poptávky po vesmírných systémech, službách a schopnostech roste. Když se podíváte na to, co se stalo v rozpočtu za posledních pár let, rozpočet Space Force právě raketově roste kvůli tomuto poptávkovému signálu a velká část tohoto poptávkového signálu přichází k nám.“

Space Command je hlavním zákazníkem

US Space Command, odpovědné za vojenské operace ve vesmírné oblasti, může jít přímo do Space RCO, aby naplnilo naléhavou potřebu. Požadavky velení schvaluje představenstvo RCO a nemusí procházet náročným procesem prověřování požadavků spojených náčelníků štábů, který většina programů snáší.

Ve správní radě Space RCO je ministr letectva, šéf vesmírných operací, velitel amerického vesmírného velitelství a náměstci obrany pro výzkum a akvizice.

Kongres také dal RCO na uvážení, zda bude projekty platit z konsolidované rozpočtové položky. „Neexistuje žádný kouzelný vzorec pro rychlé získání,“ řekl Hammett. „Využívá všechny nástroje v sadě nástrojů.“

Pomáhá mi, že „všechny mé peníze jsou v jednom fondu, takže je mohu přesouvat mezi programy podle jejich plnění a potřeb. Nepotřebuji souhlas Kongresu k tomu, abych mohl v průběhu jednoho roku realizace přeprogramovat finanční prostředky. Tato flexibilita je klíčová,“ dodal.

Space RCO může udělovat smlouvy až do výše 1 miliardy USD s minimální byrokracií. „Nemusíme jít do Pentagonu nebo za vedoucím akvizice služeb, abychom získali souhlas níže,“ řekl Hammett. „Je to další věc, která nám umožňuje jít rychle.“

Hammett řekl, že tyto úřady umožňují projektům pohybovat se mnohem rychleji než tradiční programy, ale hlavním faktorem je také kultura agentury. Vzhledem k tomu, že jde o relativně malou organizaci, existuje méně vrstev schválení než v typické kanceláři hlavního programu akvizice DoD.

Tyto výjimky z byrokracie Pentagonu, ať už uzákoněné Kongresem nebo udělené ministerstvem obrany, nejsou samozřejmé, řekl Hammett. „Pokud některé z těchto úřadů zneužijeme, budou nám odebrány.“

Zaměřte se na satelity a pozemní systémy

Hammett poznamenal, že tři malé družice Space RCO vypuštěné na USSF-67 nejsou experimenty, ale operační družice podporující vojenské aktivity. Dva nesou prostorové situační senzory a druhý má šifrovací užitečné zatížení pro ochranu uplinkové a downlinkové satelitní komunikace.

„Technologie na palubě těchto satelitů budou využity vesmírnými silami a pravděpodobně se rozšíří do dalších systémů,“ řekl Hammett. Poznamenal, že užitečné zatížení bylo vyrobeno a dodáno za méně než tři roky, což je podle vojenských standardů pro zadávání zakázek závratná rychlost.

Kromě užitečného zatížení USSF-67 existuje několik dalších projektů, o kterých Space RCO veřejně diskutovalo.

Rendering antén Satellite Communications Augmentation Resource (SCAR) a zařízení na podporu mise. Program řeší kritický požadavek US Space Command na rozšíření kapacity satelitního řízení pro Satellite Control Network, která podporuje satelity US Space Force.

Jedním z nich je SCAR, zkratka pro Satellite Communications Augmentation Resource, snaha o modernizaci stárnoucí vojenské sítě satelitních antén s elektronicky řiditelnými fázovanými poli. Space RCO loni udělila dodavateli obrany BlueHalo osmiletý kontrakt v hodnotě 1,4 miliardy dolarů na výměnu zastaralých analogových antén za nová sfázovaná pole.

SCAR vyplynul z naléhavé žádosti amerického vesmírného velitelství o zvýšení kapacity vojenské satelitní kontrolní sítě pro velení a řízení vojenských satelitů. „Máme obrovské množství nových užitečných zátěží, které míří na oběžnou dráhu, a potřebujeme více komunikačních schopností ze země,“ řekl Hammett.

Dalším projektem, který provozuje Space RCO, je architektura pozemních systémů pro provozování vojenských satelitů známých jako GC3 pro pozemní velení, řízení a komunikaci. Ball Aerospace a Booz Allen Hamilton jsou hlavními dodavateli.

„Toto je program, o kterém začínáme mluvit trochu víc,“ řekl Hammett. Začalo to jako nákup pozemních systémů pro družice RCO, ale vyvinulo se v ambicióznější úsilí o vývoj společné platformy, kterou by mohl používat jakýkoli vojenský satelit.

Velení vesmírných systémů provozuje podobný program nazvaný Enterprise Ground Services nebo EGS. Probíhají diskuse „o sjednocení úsilí o pozemní software v programu EGS a našem programu GC3,“ řekl Hammett. Cílem je „pokusit se je zachytit a poskytnout operátorovi běžnější vzhled a dojem“.

V rámci Vesmírných sil dochází k „rozšíření všech těchto nových systémů, z nichž každý má jiné uživatelské rozhraní,“ řekl. Podpora více systémů pozemního řízení je nákladná, a proto letectvo před lety zahájilo program EGS. „Budeme spolupracovat s Velitelstvím vesmírných systémů, abychom viděli, jak to posuneme do moderní doby,“ řekl Hammett.

Aby získal zpětnou vazbu od uživatelů před pořízením nových systémů, RCO spolupracuje s Velitelstvím vesmírných operací Space Force. Toto je velení odpovědné za výcvik a vybavení Strážců vesmírných sil, takže jejich příspěvek je důležitý, řekl Hammett. „Pomohou nám ujistit se, že mohou systém obsluhovat“, než bude příliš pozdě na změny, dodal. „Řešíme jejich obavy.“

Ve Space RCO probíhá několik dalších projektů, o kterých Hammett nemohl diskutovat. A další přicházejí, řekl.

„Už jsme blízko tomu, že nám dojdou stoly,“ řekl. „Nechci být příliš velký, ale pracujeme na potenciálním vojenském stavebním projektu na letecké základně Kirtland, abychom získali větší zařízení.“

Příležitosti pro soukromý sektor

Hammett řekl, že Space RCO se snaží využít komerční vesmírné technologie. Vysoce tajná povaha většiny projektů agentury však vytváří překážky pro společnosti, které nemají požadovaná povolení nebo zabezpečená zařízení.

„Jsme si vědomi, že existují nově vznikající společnosti“ vyvíjející technologie, které by mohly splnit vojenské potřeby, řekl. Tým „technických skautů“ se pravidelně účastní průmyslových akcí a konferencí. „Ne vždy vysílají hodně.“ Ale věnují pozornost tomu, co se objevuje.“

Hammett poznamenal, že tři malé družice Space RCO vypuštěné na USSF-67 nejsou experimenty, ale operační družice podporující vojenské aktivity.

Na neklasifikovaných průmyslových setkáních Hammett řekl: „Mluvíme o tom, co můžeme, a budeme mluvit o dalších… Chceme, aby nám noví účastníci řekli, jaké jsou jejich schopnosti.“

Zvláště zajímavé jsou technologie pro automatizaci provozu satelitů a konstelací, řekl Hammett.

„Vidíme, že SpaceX rozmístí družice souhvězdí Starlink 60 najednou a mají na palubě automatizaci,“ řekl. „Řeknu, že to je pravděpodobně jediná věc, která je pro mě nejvíce vzrušující, kterou v komerčních systémech vidíme.“

Na rozdíl od vojenských satelitních operátorů „chlapi ze SpaceX nemají po celém světě spoustu antén, které řídí jejich satelity. Létají autonomně. A to je určitě technologie, kterou bychom chtěli v budoucnu využít, a jsou tu i jiné společnosti, které to dělají.“

Nový výkonný představitel Space Force pro akvizice vesmíru Frank Calvelli je silným zastáncem rychlého nákupu a využití komerčních technologií, což je povzbudivé slyšet, řekl Hammett.

„Snaží se pohnout jehlou,“ řekl. „Myslím, že skutečně přinesl tolik potřebné soustředění a disciplínu.“

Mnoho z toho, co Space RCO dělá, je jedinečně vojenské, řekl Hammett. „Existují však komerčně dostupná vyspělá řešení a my jen musíme porozumět vyspělosti řešení. To řídí naše akviziční strategie.“

Snahu o urychlení akvizic vítá US Space Command, které má rostoucí seznam technologií, které potřebuje k ochraně satelitů a zvýšení odolnosti amerických systémů, řekl 24. ledna generálporučík John Shaw, zástupce velitele US Space Command.

Dialog mezi velením a dodavatelskými organizacemi ministerstva letectva „je lepší, než kdy byl“, řekl na konferenci National Security Space Association’s Defense and Intelligence Conference.

„Pravidelně komunikujeme o tom, kam si myslíme, že jdeme, a jaké jsou schopnosti, které si myslíme, že potřebujeme,“ řekl. „A vidíme, jak se snaží reagovat.“

„Calvelli se chce pohybovat rychleji, poskytovat více schopností a odolnosti, a to je přesně to, co potřebujeme, abychom splnili naše poslání,“ řekl Shaw.

K dosavadnímu výkonu akvizice Space Force Shaw dodal: „Dodávají věci a já očekávám ještě víc.“