i

Aktuální číslo:

2024/6

Téma měsíce:

Éčka

Obálka čísla

Hledání galaxií v kupce šumu

Astronomická těžká váha
 |  29. 5. 2023
 |  Vesmír 102, 322, 2023/6
 |  Téma: Signál a šum

Analogová rádia byla kdysi téměř nepostradatelnou výbavou domácnosti. Před érou streamované hudby museli poslechuchtiví uživatelé naladit rádio na přesnou frekvenci, na které kýžená stanice vysílala. Pokud naladili frekvenci špatnou, neznamená to, že se z rádia neozývalo nic, naopak – obvykle z něj vycházel hlasitý šum, pískání, šustění nebo třeba praskání. Když však pečlivě otáčeli příslušným knoflíkem, požadovaná frekvence se dala naladit docela přesně. V tu chvíli jim byl odměnou téměř čistý poslech dané stanice, nerušený nepříjemným šumem.

Zbavit se šumu v radioastronomii je však bohužel složitější než pouhá úprava frekvence otáčením knoflíku. Domácí rádio totiž umí v danou chvíli přijímat pouze jeden frekvenční kanál. Radioteleskop, jehož cílem je získat co nejvíce dat, obvykle zaznamenává stovky, tisíce, dokonce desetitisíce frekvenčních kanálů naráz. A co hůř, jako astronomové často sami předem nevíme, které z nich obsahují ten pravý, vědecky zajímavý signál a ve kterých převažuje šum. Jak tedy rozlišujeme, které jsou které?

Signály z radioteleskopu

Nejprve se zaměřme na to, jak vlastně vypadá výstup radioteleskopu. Navzdory tomu, co prezentují tvůrci hollywoodských filmů, radioastronomové dnes používají sluchátka pouze ve velmi výjimečných případech, protože signály, které nás zajímají, jsou zpravidla statické a neměnné. Rádiové vlny mají stejnou povahu jako světlo, jen mají mnohem větší vlnovou délku. Takže stejně jako v optické astronomii je výsledkem rádiového pozorování obrázek, nikoliv zvuk. Protože ale radioteleskopy detekují tolik frekvencí najednou, nejedná se o jeden obrázek dané části oblohy jako v případě optického dalekohledu, ale o tisíce obrázků, které vznikají současně při každém pohledu teleskopu na oblohu. Na obr. 1 vidíme, jak by vypadala za ideálních podmínek data z dalekohledu Arecibo určeného k detekci vodíku (o radioteleskopu Arecibo viz Vesmír 100, 111, 2021/2). Většina jasných útvarů na těchto obrázcích odpovídá jednotlivým galaxiím, zatímco pozadí představuje šum – ono praskání ozývající se ze špatně naladěného rádia. S pomocí frekvenčního diagramu můžeme na jediném obrázku vidět, že detekované galaxie zabírají mnoho různých frekvenčních kanálů. Díky tomu víme, že galaxie rotuje, protože každý frekvenční kanál odpovídá jiné rychlosti. Čím je daná galaxie jasnější, tím více plynu obsahuje, a tak jsou nejslabší galaxie sotva rozpoznatelné od šumu. Zde nastupuje frekvenční diagram. I když je těžké slabou galaxii najít, lze ji obecně rozlišit od šumu právě proto, že zabírá mnoho frekvenčních kanálů. Takto protáhlé objekty totiž zpravidla náhodnými efekty šumu nevznikají.

Nyní vidíte 31 % článku. Co dál:

Jsem předplatitel, mám plný přístup
Jsem návštěvník
Chci si přečíst celé číslo
Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru. Více o předplatném
TÉMA MĚSÍCE: Signál a šum
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Astronomie a kosmologie

O autorech

Rhys W. Taylor

Anežka Kabátová

Další články k tématu

Signál a šum ve fyzice částic

Ve vědách je šum – na rozdíl od české státní hymny – nežádoucím jevem provázejícím každé měření. Není to však jediná obtíž, s níž se musí...

Zvuk a jeho kvalityuzamčeno

Většina z nás žije celý život obklopena zvukem. Někdy by se chtělo říci hlukem, ale je zřejmé, že některé zvuky jsou pro nás žádoucí, ba i...

Jak řídit jaderný kompas?uzamčeno

Nukleární magnetická rezonance (NMR) je nepostradatelný nástroj pro studium látek všech skupenství. Propojuje v sobě fyziku, elektrotechniku,...

Data, signál a šum

Signál je informace, která nás zajímá. Informace, která nás nezajímá, je šum: pozadí, odpad a nepříjemnost. Jak se vlastně rozhodujeme, co je co?...

Signál a šum v DNAuzamčeno

Genetická informace všech živých organismů, alespoň jak známe život tady a teď, je uložena v molekule DNA, deoxyribonukleové kyseliny. Abeceda DNA...

Doporučujeme

Genová terapie ALS: jsme na začátku naděje

Genová terapie ALS: jsme na začátku naděje

Je to krutá a zatím nevyléčitelná nemoc. Amyotrofická laterální skleróza. Americká léková agentura FDA však nedávno schválila pro medicínskou...
(Ne)umělá sladidla

(Ne)umělá sladidla uzamčeno

Adam Obr  |  3. 6. 2024
Když loni v létě zařadilo WHO aspartam na seznam látek, které mají potenciál způsobovat rakovinu, dosáhla diskuse o škodlivosti nekalorických...
Příběhy řasových éček

Příběhy řasových éček

Richard Lhotský  |  3. 6. 2024
Přídatné látky v potravinách, familiárně přezdívané pro svůj kód éčka, vzbuzují u řady lidí obavy a strach. Přesto se mezi nimi najdou i látky...