Pozoruhodný geovědecký snímek vytvořili z fotografie pořízené před 102 lety Petr Horálek z Fyzikálního ústavu v Opavě a profesor Miloslav Druckmüller z Vysokého učení technického v Brně. Nazvali ho „Obarvené Einsteinovo zatmění“.

Autoři s využitím výpočetních metod zpracovali ikonickou fotografii zatmění Slunce z 29. května 1919, která potvrdila Einsteinovu obecnou teorii relativity. Lidé tak po více než 100 letech mohou poprvé vidět, jak tento úkaz vypadal v barvách a jaké nezvyklé jevy obklopovaly zakryté Slunce.

Horálkova a Druckmüllerova práce získala ocenění Asociace univerzit pro výzkum vesmíru, skupiny ze struktury americké vesmírné agentury NASA.

Fyzika vzhůru nohama

Albert Einstein ve své obecné teorii relativity v roce 1915 dospěl k závěru, že světlo od vzdáleného zdroje se na své dráze může vychýlit vlivem gravitace jiného hmotného tělesa. Tato myšlenka způsobila poprask ve fyzice, kde platil Newtonův gravitační zákon, který pokládal gravitaci za sílu přitažlivosti. Einstein do ní zavedl pojem časoprostor.

Einsteinova teorie předpokládala, že Slunce svou gravitací odchyluje světlo hvězd, procházejících v jeho blízkosti, což by se u hvězd projevilo jejich posunem směrem od Slunce.

Jak to ale ověřit? Přišli na to vědci z Královské greenwichské observatoře. Jejich myšlenka byla překvapivě jednoduchá.

Astronomové využili úplného zatmění Slunce 29. května 1919, kdy oslnivý sluneční disk byl zakryt Měsícem a kolem Slunce se objevily slabé hvězdy v souhvězdí Býka. Tyto hvězdy se pak měly teoreticky nacházet vůči zakrytému Slunci o kousek jinde, než kdyby se mezi nimi a pozorovatelem naše hmotná mateřská hvězda nenacházela.

Vědci uspořádali expedice na Madeiru a do brazilského Sobralu – do pásu totality dlouhého zatmění, kde nafotili několik dostatečně kvalitních záznamů na fotografické desky. Výsledky byly znamenité a především – potvrdily Einsteinovy teorii.

Potvrzeno. Časoprostor existuje!

Hvězdy obklopující Slunce během zatmění byly dostatečně jasné, aby se daly porovnat s jejich polohami na deskách pořízených později, kdy se Slunce mezi nimi nenacházelo. Ukázalo se, že jejich poloha je vskutku až o 1,75 obloukové vteřiny vychýlena.

Originální desky ze zatmění v roce 1919 se později ztratily, 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.

Digitalizovaný snímek zatmění Slunce s pozicemi hvězd ze souhvězdí Býka, které byly v původní fotografii použity k potvrzení teorie obecné relativity. | zdroj: ESO/Landessternwarte Heidelberg-Königstuhl/F. W. Dyson/A. S. Eddington/& C. Davidson

Jednu z digitalizovaných kopií získal Petr Horálek z Fyzikálního ústavu v Opavě. Už na první pohled bylo jasné, že kvalita snímku zdaleka nedosahuje současných možností, navíc sken byl poškrábaný a plný prachových částeček.

Horálek rekonstruoval barevnost celého obrázku, který byl dosud dostupný jen černobíle. Ukazuje zcela poprvé v historii lidstva slavné „Einsteinovo“ zatmění v barvách a jemných detailech.

Výsledek pak byl zpracován sofistikovaným programem NAFE profesora Miloslava Druckmüllera z Vysokého učení technického v Brně.

Co na snímku vidíme?

Především tmavý měsíční disk zakrývající oslnivé Slunce. Díky tomu vystupuje sluneční korona – rozevlátá plazmová obálka Slunce tvarovaná jeho magnetickým polem. 

Měsíční disk zakrývající oslnivé Slunce s vystupující sluneční koronou a narůžovělým oblakem chladnějšího plazmatu. | zdroj: ESO/Landessternwarte Heidelberg-Königstuhl/F. W. Dyson/A. S. Eddington/C. Davidson/P. Horálek/Fyzikální ústav v Opavě/M. Druckmü

Ve sluneční obálce jsou patrné magnetické smyčky, ale také sluneční magnetické póly (vlevo nahoře, vpravo dole) i dlouhé rovníkové koronální paprsky tvořené žhavými plyny unikající z fotosféry Slunce. 

Výrazná a pozoruhodná je na snímku červená až narůžovělá protuberance – oblak chladnějšího plazmatu vznášejícího se nad slunečním povrchem. Takto obří protuberance během úplného zatmění Slunce je mimořádným jevem. Není znám jiný snímek slunečního zatmění, kde by byla výraznější.

„Naše práce ukazuje, jak bychom zatmění zaznamenali dnes,“ říká k výslednému obrázku Horálek. „Vytvořil jsem paletu, aby byl obraz co nejpřirozenější. Sluneční korona je bílá, protože to je sluneční světlo rozptýlené volnými elektrony. Protuberance má speciální červenou barvu (H-alfa), kterou vodík vytváří ve sluneční atmosféře. A přirozeně se objevil tmavomodrý odstín pozadí oblohy. Voilà – moderní pohled na Einsteinovo zatmění. “

---------------------------------

Snímek získal 5. dubna ocenění Geovědecký snímek Asociace univerzit pro výzkum vesmíru NASA pro nejzajímavější astronomické, atmosférické či geologické fotografie dne. Fotografii pro každý den vybírá profesor James Foster, emeritní vědecký pracovník na Goddardově vesmírném centru NASA.

Redakce Neddu blahopřeje.