Češi zrekonstruovali slavný záběr „Einsteinova“ zatmění Slunce. Snímek ocenila i NASA

Asociace univerzit pro výzkum vesmíru NASA vydala 5. dubna jako prestižní Geovědecký snímek dne fotografii s názvem „Obarvené Einsteinovo zatmění“, jehož spoluautory jsou dva čeští vědci – Petr Horálek a Miloslav Druckmüller. S využitím moderních výpočetních metod zpracování obrazu se pokusili „oživit“ snímek zatmění Slunce z 29. května 1919, který vedl k potvrzení Einsteinovy obecné teorie relativity: lidé tak po více než sto letech mohou poprvé zhlédnout, jak tento úkaz vypadal v barvách a jaké nezvyklé jevy obklopovaly zakryté Slunce.

Je tomu už 102 let od výpravy Královské greenwichské observatoře, během které byla potvrzena ikonická obecná teorie relativity Alberta Einsteina. Ten svou myšlenkovou revoluci ve fyzice zahájil v roce 1915 sérií přednášek na Pruské akademii věd, ale pod velmi nepříjemným tlakem, protože jeho pacifismus a židovský původ v meziválečném období vyvolával snahy o diskreditaci jeho osoby. Přesto jeho teorie překročila hranice a dostala se do rukou britských vědců, kteří se ji rozhodli potvrdit experimentem při expedici za pozorováním zatmění Slunce.


Jedním z mnoha důsledků obecné relativity je skutečnost, že světlo vzdáleného zdroje se na své dráze může díky gravitaci jiného hmotného tělesa mírně vychýlit. Takže podle obecné teorie relativity by mělo Slunce svým gravitačním působením odchýlit světlo hvězd, procházejících z jeho blízkosti, což by se na fotografii hvězd projevilo jejich posunem směrem od Slunce. Otázkou bylo, jestli se tato teorie dá prakticky ověřit. Vědci z Královské observatoře se o to pokusili – využili úplného zatmění Slunce 29. května 1919, kdy oslnivý sluneční disk byl zakryt Měsícem a na pár minut se kolem Slunce objevily slabé hvězdy v souhvězdí Býka. Tyto hvězdy se pak měly teoreticky nacházet vůči zakrytému Slunci o „kousíček“ jinde, než kdyby se mezi nimi a pozorovatelem naše hmotná mateřská hvězda nenacházela. 

Na počátku 20. století ale neexistovaly digitální aparáty s velkým megapixelovým rozlišením, ani cestovní kanceláře a přesné předpovědi počasí či družicové snímky. Astronomové tehdy museli vynaložit velkou dávku diplomacie a expedici uzpůsobit tak, aby se úkaz dal dostatečně kvalitně zaznamenat na fotografické desky. Přes komplikace, které přinášela hlavně světová válka, se 10. listopadu 1917 rozhodl britský Stálý výbor pro sluneční zatmění, že zorganizuje expedice do pásu totality dlouhého zatmění Slunce 29. května 1919.

Výsledky byly navzdory problémům znamenité a zajistily vědecké uznání jak členům expedice, tak samotnému Einsteinovi. Hvězdy obklopující Slunce během zatmění byly dostatečně jasné, aby se daly porovnat s jejich polohami na deskách pořízených později – když se Slunce mezi nimi nenacházelo. Ukázalo se, že jejich poloha je skutečně až o 1,75 obloukové vteřiny odchýlena díky gravitaci Slunce. Výsledky postupně obletěly celý svět, stejně jako obrázky samotného zatmění pořízené na ony skleněné desky.

Originální desky ze zatmění v roce 1919 se ztratily, ale naštěstí byly vytvořeny kopie jedné z nich a rozeslány observatořím po světě, aby všichni vědci na vlastní oči viděli důkaz podporující teorii relativity. Jedna kopie snímku ze Sobralu se dostala také na observatoř Landessternwarte Heidelberg-Königstuhl, která ji nedávno digitalizovala v rámci projektu HDAP (Heidelberg Digitized Astronomical Plates). A s tím začal zcela nový příběh, který vyústil v prestižní ocenění v NASA.

Česká cesta k původní fotografii

Petr Horálek z Fyzikálního ústavu v Opavě ve spolupráci s Evropskou jižní observatoří získal digitalizovanou kopii původní desky v nejvyšší možné kvalitě. „Už na první pohled bylo jasné, že kvalita snímku zdaleka nedosahuje současných možností, navíc sken byl poškrábaný a plný prachových částeček. Je také zcela zřetelné, že v době zatmění skutečně na Sobralu překážela oblačnost,“ popisuje Horálek.


Bylo proto nutné upravit digitální podobu skleněné desky tak, aby zmizely některé artefakty, a naopak vynikly skutečné struktury sluneční korony. Výsledek byl poté zpracován sofistikovaným programem NAFE profesora Miloslava Druckmüllera z Vysokého učení technického v Brně. Program umí pomocí takzvané Fourierovy transformace zvýraznit i jemné detaily ve strukturách jinak spíše rozmazaných snímků, díky čemuž bylo možné získat ještě pěknější detaily ve sluneční koroně, ale hlavně v protuberanci, která se tehdy během zatmění ukázala. Nakonec ze známých barevných vlastností některých jevů na snímku dokázal Horálek velmi věrně rekonstruovat barevnost celého obrázku, který byl doposud dostupný jen černobíle. Lidem se tak ukazuje poprvé v historii lidstva slavné „Einsteinovo“ zatmění v barvách a jemných detailech.

„Co na snímku vidíme? Především tmavý měsíční disk zakrývá ten oslnivý sluneční, díky čemuž se ukazuje slabá strukturovaná sluneční korona – rozevlátá plazmová obálka Slunce tvarovaná jeho magnetickým polem. Její struktura byla poměrně komplikovaná – zatmění proběhlo zhruba dva roky po maximu slunečního cyklu číslo 15, takže lze vidět četné magnetické smyčky, ale také rozeznat sluneční magnetické póly (vlevo nahoře, vpravo dole) a dlouhé rovníkové koronální paprsky. Nejúchvatnější je ale narůžovělá protuberance – oblak chladnějšího plazmatu vznášejícího se nad slunečním povrchem. Takto obří protuberance je během úplného zatmění Slunce velmi vzácným jevem a pravděpodobně jde o tu největší, jaká kdy byla během slunečního zatmění fotograficky zachycena,“ vysvětluje Horálek.

Oceněná fotografie

Geovědecký snímek Asociace univerzit pro výzkum vesmíru NASA (zkráceně EPOD) je uznávané ocenění nejzajímavější astronomické, atmosférické či geologické fotografie dne, kterou pro každý den pečlivě vybírá profesor James Foster, emeritní vědecký pracovník na Goddardově vesmírném centru NASA. Vznikl v roce 1999 jako samostatná „větev“ prestižního Astronomického snímku dne NASA. Oproti němu je ovšem více geovědecky zaměřený – mimo astronomické snímky jsou zde publikovány i ty geologické, meteorologické, chemické nebo atmosférické. Kromě EPOD byl snímek prezentován na prestižním vědeckém serveru Spaceweather.com.

Fyzikální ústav v Opavě, který je mimo jiné zaměřen na vědecký výzkum důsledků slavné Einsteinovy teorie, chtěl tímto snímkem také upozornit na kulaté výročí udělení Nobelovy ceny tomuto slavnému fyzikovi. Právě před 100 lety, 30. března 1921, odjel do New Yorku přednášet o své teorii. Nobelovu cenu však získal za svou práci o fotoelektrickém jevu. Komise Švédské královské akademie věd se tehdy dohodla, že méně kontroverzní starší práce je z politického hlediska vhodnější. Dnes je ale teorie relativity základním pilířem pro fyzikální chápání vesmíru.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

ŽivěPrvní teplotní rekord v pátek padl už před obědem. Čeká se horší horko než ve čtvrtek

Současná vlna veder přináší i v pátek do České republiky vysoké a mnohde rekordní teploty. Kolem poledne už přepsalo teplotní rekord pět stanic, další ho vyrovnala. Meteorologové očekávají, že se teploty budou blížit čtyřiceti stupňům.
před 2 hhodinami

Maďarsko se chystá na úplné odstavení své jediné jaderné elektrárny

Maďarská jaderná elektrárna Paks zatím kvůli nízkému průtoku Dunaje pokračuje v produkci energie zhruba v polovičním objemu, než je běžné. Podle agentury MTI to v pátek uvedl premiér Péter Magyar, který ve čtvrtek avizoval brzkou úplnou odstávku elektrárny. Problémy s výrobou energie kvůli suchu hlásí i Rumunsko. Za současný pokles vody v Dunaji může podle médií kombinace dlouhodobého sucha a letní vlny veder.
před 2 hhodinami

AI od Anthropicu se při testech nabourala do systémů tří firem

Několik týdnů po hackerském útoku modelu umělé inteligence (AI) společnosti OpenAI, vývojáře ChatGPT, její konkurent Anthropic přiznal, že se mu stalo něco podobného. Při testování umělá inteligence Anthropicu neplánovaně vnikla do počítačových systémů tří firem, uvedla na svém blogu společnost. Skutečnost, že se model AI při testu z vlastní iniciativy stal hackerem byla považována za bezprecedentní incident a varovný signál pro technologický průmysl, nyní je však jasné, že to nebyl ojedinělý případ, upozornila agentura DPA.
před 4 hhodinami

Srpen bude teplý, naznačují předpovědi. Jeho začátek přinese tropické noci

Zbytek prázdnin bude dle dostupných předpovědí pokračovat v dosavadních trendech, tedy horku ve dne i v noci. První čtvrtina měsíce přinese pokračování vlny veder s teplotami nad 30 stupňů.
před 4 hhodinami

Dopady silného jevu El Niño by se mohly projevit i v Estonsku

V Tichomoří sílí jev El Niño, který by mohl dosáhnout rekordních hodnot. Vědci varují, že jeho dopady, včetně prudkého růstu globálních teplot, by mohly zasáhnout oblasti daleko za tropickým pásmem.
před 6 hhodinami

Vědci z Česka popsali gen, který pomáhá rostlinám zvládat sucho

Výzkumníci z centra CEITEC Masarykovy univerzity popsali gen, který pomáhá rostlinám odolávat horku, suchu a stresu, který tyto podmínky vyvolávají. Objev by mohl přispět ke šlechtění nových odrůd zemědělských plodin.
před 7 hhodinami

Teplotní rekordy padly ve čtvrtek na mnoha místech Česka. Podívejte se na mapu

Česko zažívá další vlnu mimořádně horkého počasí. V Doksanech na Litoměřicku ve čtvrtek odpoledne naměřili meteorologové 40,1 stupně Celsia. Teplotní rekordy padly na 114 ze 171 stanic. Přes 39 stupňů bylo v Plzni Bolevci, v Plzni na Mikulce a také Rokycanech. V pátek má být ještě o něco tepleji.
včeraAktualizovánopřed 18 hhodinami

Extrémní horka vyžadují výjimečná opatření, říkají experti

Česko se na konci pracovního týdne potýká s mimořádně vysokými teplotami, víkend přinese úlevu s hodnotami „jen“ kolem dvaatřiceti stupňů. Po něm se vedra dle předpovědi opět vrátí. S takto vysokými teplotami lidé v tuzemsku zatím nemají dlouhodobě příliš zkušeností, proto vědci i instituce přicházejí s radami, jak tyto extrémy přežít ve zdraví.
před 23 hhodinami

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.