Schéma umístění 40palcového refraktoru Yerkesovy observatoře
V první části jsme se seznámili s několika největšími čočkami v astronomických přístrojích. Ta úplně největší je v dosud nedokončeném dalekohledu, dvě čočky z druhé pozice naopak byly v teleskopu, který již neexistuje. O třetí pozici se dělí dvě čočky. Jedna je ve stejném zařízení jako rekordmanka a druhou najdeme ve speciálním slunečním dalekohledu. Až na čtvrtém místě je dvojice čoček, tvořící objektiv teleskopu, jenž se používá většinou ke „klasickému nočnímu“ pozorování. Ty jsme opustili ve chvíli, kdy se podařilo získat sponzora na jejich dokončení a stavbu hvězdárny.
Yerkesova observatoř
Prakticky hned po získání peněz se rozběhla stavba dalekohledu. Vybroušení objektivu z předpřipravených skleněných disků dostal na starost Carl Axel Robert Lundin ze společnosti Alvan Clark & Sons. S prací začal 14. ledna 1893 a než byly čočky zcela dokončeny, uplynuly 2 roky a 10 měsíců. Zakázku na tubus a montáž získala firma Warner & Swasey Company (Společnost Warner & Swasey) z Clevelandu v Ohiu. Tyto části dalekohledu vyrobila během několika měsíců a již v květnu 1893 byly představeny na The World’s Columbian Exposition (Světová Kolumbova výstava), která se konala v Chicagu. Během ní nastaly dramatické chvíle, když zde vypukl požár a ohrožoval i prostory, kde byly umístěny mechanické části dalekohledu. Exponát byl urychleně rozebrán, kromě několika nejtěžších kusů přesunut do bezpečí, a tím zachráněn.
Souběžně s výrobou dalekohledu se také začalo hledat nejvhodnější stanoviště, kde by mohla být postavena nová hvězdárna. Sešlo se celkem 27 nabídek, které se musely prověřit. Místo nemohlo být příliš blízko Chicaga, protože to se neustále rozrůstalo a negativně by ovlivňovalo pozorovací podmínky. Zároveň však muselo být dobře dostupné, takže padlo rozhodnutí, že by mělo být vzdáleno od Chicaga maximálně 100 mil (přibližně 161 kilometrů). V březnu 1893 výbor, který se zabýval výběrem stanoviště pro hvězdárnu, doporučil lokalitu u obce Williams Bay ležící zhruba 120 kilometrů severozápadním směrem od univerzity.
Vlastník pozemku, John Johnston mladší, zde nabídl univerzitě 53 akrů půdy v blízkosti Lake Geneva (Ženevské jezero). Výhodami místa bylo například pevné štěrkové podloží, žádné továrny v blízkosti, nedaleko vedoucí železniční trať, zajišťující spojení s Chicagem a samozřejmě dobré podmínky pro pozorování. Oficiálně byla lokalita vybrána v prosinci a během jara 1894 se vlastníkem pozemku stává chicagská univerzita.
Samotná stavba observatoře začala v květnu 1895. V září oznámila společnost Alvan Clark & Sons, že čočky jsou prakticky hotové, jen bylo zapotřebí udělat poslední ověření kvality. Toho se ujal astronom James Edward Keeler a v říjnu provedl několik zkušebních pozorování pomocí provizorního dalekohledu přímo v sídle firmy v Cambridgeportu. Testů se účastnil i George E. Hale, jeho přítel Harry Goodwin a Alvan G. Clark. Po ukončení zkoušek Keeler konstatoval, že obě čočky jsou vysoce kvalitní, bez vzduchových bublin, skvrn a dalších kazů. V některých parametrech jsou dokonce lepší než objektiv, který má James Lick telescope (Dalekohled Jamese Licka). To byl v té době největší čočkový dalekohled. Dokončen byl v roce 1888 a jeho objektiv tvořila dvojice čoček o průměru 91 centimetrů.
Možná vás napadne, proč se vlastně používají v objektivu dvě čočky? Nestačila by jen jedna? V podstatě ano, ale výsledný obraz by rozhodně nebyl tak kvalitní. Již na začátku článku bylo napsáno, že při průchodu světla čočkou se projevují různé optické vady, které obraz deformují. Jeden ze způsobů, jak tyto vady minimalizovat, je právě použití dvou (někdy i více) čoček. Když bude každá vyrobena z trochu jiného materiálu, bude mít i poněkud jiné optické vlastnosti a díky tomu půjdou některé vady úspěšně potlačit. V praxi bývá jedna čočka z korunového skla a druhá z flintového. Tomuto uspořádání se říká achromát.
Hlavní kopule hvězdárny byla z větší části dokončena v říjnu 1896. Její rozměry byly (a dosud jsou) úctyhodné – průměr 27 metrů, výška 18 metrů a stejně jako mechanické části dalekohledu ji postavila firma Warner & Swasey Company. Při otáčení se kopule pohybuje po 36 kolech, pohon obstarává několik elektromotorů a úplné otočení trvá šest minut.
V listopadu 1896 požádal George E. Hale společnost Alvan Clark & Sons, aby připravila součásti objektivu k odeslání na Yerkesovu hvězdárnu. Firma Warner & Swasey Company ale poslala varování, že stavba ještě není zcela dokončena a na staveništi by mohlo by dojít k poškození unikátních optických prvků. Proto byl zatím přesun čoček odložen. Ten pravý čas nastal až začátkem května následujícího roku, kdy byly obě čočky zašity do měkké látky, pečlivě zabaleny do samostatných krabic a stejně jako obruby, do kterých budou později vsazeny, se vydaly na cestu. Nejprve jely speciálním vlakem, kterým dorazily na zastávku ve Williams Bay 19. května dopoledne. Zde byly komponenty přeloženy na vůz a dopraveny na hvězdárnu.
Příprava čoček pro 40palcový refraktor Yerkesovy observatoře.
Již o den později, 20. května, se začalo s montáží čoček do dalekohledu. Práci prováděl C. A. R. Lundin, kterému pomáhal George Willis Ritchey (mechanik hvězdárny) a dva pracovníci Warner & Swasey – Decker a Denzer. Byli tak rychlí, že by se mohl dalekohled poprvé vyzkoušet už ten samý den večer. Bohužel však bylo zataženo, takže první pozorování se uskutečnilo až následujícího dne, 21. května.
U tohoto památného okamžiku byli přítomni tři lidé. V první řadě nemohl chybět George E. Hale, bez jehož úsilí by zřejmě nebyl postaven dalekohled ani samotná observatoř. V té době už byl ředitelem rozestavěné hvězdárny. Dalšími účastníky byli astronom Edward Emerson Barnard a asistent Ferdinand Ellerman. Tato trojice měla možnost se poprvé podívat na oblohu v té době největším refraktorem světa. Sledovali řadu objektů, například planetární mlhovinu M27 (Činka) v souhvězdí Lištičky, kulovou hvězdokupu M13 v Herkulovi nebo Prstencovou mlhovinu M57 v Lyře. Pozorování ukázalo, že optika je velmi kvalitní a dalekohled podává vynikající obraz.
Jak vlastně rekordně velký čočkový dalekohled po dokončení vypadal? Jedním slovem velkolepě. Tubus byl vyroben z ocelového plechu o síle 3 až 5 mm, měl délku 18,3 metru a hmotnost 6 tun. Obě osy montáže byly z kujné oceli, deklinační 3,5 metru dlouhá a 1,5 tuny těžká, polární měla délku 4,1 metru a hmotnost 3,5 tuny. Objektiv o průměru 40 palců, tj. 101,6 centimetru tvořila soustava dvou čoček. Jedna byla vyrobena z korunového skla, vážila 91 kilogramů a jednalo se o dvojvypuklou spojku. Uprostřed měla tloušťku 7 centimetrů, na kraji pak 2 centimetry. Druhá čočka byla rozptylka, vyrobená z flintového skla. Hmotnost měla 136 kilogramů, uprostřed byla silná 3,75 a na kraji 5 centimetrů. Jedna její strana byla dutá, druhá vypuklá. Mezi čočkami se nacházela mezera 21 centimetrů. Dohromady tvořily objektiv o hmotnosti 227 kilogramů s ohniskovou vzdáleností 19 metrů. Celý dalekohled byl umístěn na mohutném podstavci, zcela nezávislém na podlaze. Jeho hmotnost dosahovala 50 tun a výška 13,1 metru.
Velmi originálně byla sestrojena podlaha v kopuli. Její průměr byl 23 metrů a jednalo se vlastně o obří výtah. Vzhledem k tomu, že tubus dalekohledu měřil téměř 20 metrů a musel se různě natáčet a zvedat podle výšky sledovaného objetu nad obzorem, velmi výrazně se měnila poloha i výška okuláru. Aby byl za všech okolností dosažitelný pro pozorovatele, byla celá podlaha pohyblivá a dokázala se zvedat v rozsahu 7 metrů.
S touto podlahou je spojena kuriózní havárie. Během noci z 28. na 29. května prováděl pozorovací činnost nejprve Hale, později jej vystřídali Barnard a Ellerman. Poslední jmenovaný upozorňoval Barnarda, že při zvedání podlahy slyšel podivné zvuky, které mu připomínaly drcení nebo štípání dřeva. Nicméně neučinil žádná opatření, a když k ránu končil, ještě podlahu zvedl do téměř nejvyšší polohy. Kolem 6:43 ráno se z kopule ozval hlasitý rachot. Ukázalo se, že jeden z kabelů, na kterých byla podlaha zavěšena, se přetrhl a způsobil její pád. Naštěstí se nikomu nic nestalo, protože v té době v kopuli nikdo nebyl a ani dalekohled nebyl poškozen.
40palcový refraktor Yerkesovy observatoře
Společnost Warner & Swasey Company uznala svoji chybu, upravila systém uchycení podlahy a začala s její opravou. Nová podlaha byla připravena k užívání v polovině srpna. V té době se již pomalu chýlila ke konci i stavba celé hvězdárny, která byla navržena s půdorysem ve tvaru kříže. Hlavní kopule se nacházela na západním konci nejdelší budovy, kratší budovu, orientovanou kolmo, zakončovaly po obou stranách menší kopule, určené pro další přístroje. Kompletně byla observatoř dokončena na podzim 1897 a slavnostní otevření proběhlo 21. října během série několika konferencí. Na nich se vystřídalo více než padesát vědců a samotné otevření sledovalo přímo na místě více než 600 hostů.
Observatoř se dochovala do současnosti a její velký čočkový dalekohled je dosud funkční. Hvězdárna se postupně rozrůstala a doplňovalo se i její technické vybavení. Nyní v areálu najdeme několik dalekohledů různých velikostí. Nedaleko hlavní budovy jsou dvě malé spojené kopule, kterým se někdy říká jižní budova. Ukrývají dva zrcadlové dalekohledy. Větší je typu Cassegrain a má průměr 25 centimetrů, druhý je Schmidtova komora o průměru 18 centimetrů. Další dva reflektory najdeme přímo v kopulích na hlavní budově. V nejmenší z nich se nachází dalekohled s průměrem 61 centimetrů.
Druhá kopule je jen o málo větší, ale přístroj v ní má objektiv o větším průměru než velký čočkový dalekohled. Jedná se o zrcadlo o průměru 41 palců, tj. 104 centimetrů, které je však opatřeno clonou, která použitelnou velikost zmenšuje na 101,6 centimetru. V praxi tedy má tento přístroj shodný využitelný průměr jako čočkový dalekohled, umístěný v největší kopuli. Jak je však možné, že se tak velký dalekohled vejde do výrazně menší kopule? Protože je zrcadlový, může mít odlišnou konstrukci, díky které má mnohem kratší tubus a stačí mu méně prostoru. Aby se odlišil od svého staršího čočkového „sourozence“, říká se mu většinou „41palec“.
Na Yerkesově hvězdárně provádělo odbornou činnost několik známých astronomů. Například již zmíněný Edward E. Barnard, objevitel hvězdy s největším vlastním pohybem, která je po něm pojmenována. Tomu se zde pomocí 40palcového teleskopu podařilo objevit slabou třetí složku Vegy a mimo jiné zjistil, že tmavá místa v Mléčné dráze jsou způsobena mezihvězdným prachem a plynem. Pracoval zde také Gerard Peter Kuiper, průkopník infračervené astronomie, objevitel Mirandy (měsíc Uranu) a Nereidy (měsíc Neptunu). Zabýval se chemickým složením atmosfér planet a předpověděl, že za dráhou Neptunu je pás, obsahující planetky a komety.
Dále zde působil Subrahmanyan Chandrasekhar, nositel Nobelovy ceny za práci objasňující řadu fyzikálních procesů ve hvězdách. Jeho specializací byla převážně závěrečná stadia vývoje hvězd. Svoji disertační práci na Yerkesově observatoři zpracovával Edwin Powell Hubble a díky ní po jejím úspěšném obhájení získal roku 1917 titul Ph.D. (doktor filozofie). Z dalších osobností zde pracovali například astronomové William Wilson Morgan, Otto Struve nebo Sherburne Wesley Burnham. V květnu 1921 observatoř navštívil fyzik Albert Einstein a mimo jiné se s dalšími lidmi vyfotografoval přímo v kopuli u velkého dalekohledu.
Na přelomu 20. a 21. století se hvězdárna zabývala pestrým spektrem oborů. Patřilo mezi ně sledování mezihvězdné hmoty, blízkozemních objektů, kulových hvězdokup nebo zkoumání vlastních pohybů hvězd. Dále se prováděla pozorování v infračerveném oboru a dalekohledy byly využívány k testování adaptivní optiky.
Zajímavostí je, že se Yerkesova observatoř objevila i v akčním thrilleru. Pokud se budete chtít přesvědčit na vlastní oči, podívejte se na americký film Chain reaction (Řetězová reakce) z roku 1996. V něm je dvojice hrdinů donucena prchat před pronásledovateli, zjistit, co jsou vlastně zač a očistit své jméno. Hvězdárna se ve snímku objeví několikrát, a dokonce jedna akční scéna se odehrává přímo na její střeše. Na okamžik je možné zahlédnout i 40palcový dalekohled. Na zamrzlém blízkém Ženevském jezeře se pak odehrává další napínavá scéna, honička ve vznášedlech. Hlavní role v thrilleru mají Keanu Reeves, Rachel Weiszová a Morgan Freeman.
Kopule Yerkesovy observatoře
V novém tisíciletí se nad hvězdárnou začala obrazně řečeno stahovat mračna. V březnu 2005 Chicagská univerzita oznámila, že chce prodat jak observatoř, tak i pozemek, na kterém se nachází. Přihlásili se dva zájemci – Aurora University (Aurorská univerzita) a developer Mirbeau, který chtěl pozemek využít ke stavbě luxusních domů. Univerzita vydala 7. června 2006 prohlášení, že hvězdárnu s pozemkem za cenu osm milionů dolarů získá developer Mirbeau. Musel však splnit některé podmínky. Patřilo mezi ně, že stavbou nebudou dotčeny některé části pozemku u břehu jezera a hvězdárna spolu s jejím okolím o rozloze 30 akrů zůstane zachována.
Mirbeau měl v plánu postavit letovisko o kapacitě sto pokojů vybavené lázněmi, parkovištěm a dalším zařízením. Dalších 72 domů pak chtěl postavit v blízkosti observatoře. Proti tomuto záměru se však postavil místní úřad na ochranu vod spolu s ochránci přírody a dalšími organizacemi. Kvůli tomu a také s ohledem na veřejné mínění, univerzita své plány na prodej pozastavila. Zároveň její oddělení astronomie a astrofyziky ve spolupráci s pracovníky hvězdárny a dalšími představiteli vytvořilo studijní skupinu, která dostala za úkol vypracovat zprávu k nastalé situaci. Tato skupina doporučila vytvoření obchodního plánu, který by ujasnil podmínky transakce, financování a vypořádání vlastnických práv. Také poukázala na to, že by univerzita měla svou činnost více sladit s místními zájmy a navrhla některé pozemky prodat za účelem zástavby pro trvalé bydlení.
Na nějakou dobu bylo nebezpečí zažehnáno, ale další nepříznivá zpráva přišla v březnu 2018. Chicagská univerzita oznámila, že od 1. října již nebude observatoř provozovat a hledá pro ni nového vlastníka. Zájem projevila nezisková organizace Yerkes Future Foundation (Nadace budoucnosti Yerkes), kterou založili místní obyvatelé. Jednání bylo velmi komplikované, zdlouhavé a změnu vlastníka se podařilo úspěšně dokončit až v květnu 2020. Mezitím byla hvězdárna od října 2018 pro veřejnost uzavřena. Teprve po převodu vlastnických práv se nadace mohla pustit do rekonstrukce a obnovy jak observatoře, tak i celého areálu. Nové otevření proběhlo 27. května 2022 a od stejného data se rozběhly i prohlídky pro veřejnost.
Tím jsme se dostali do finále a představili si všechny čočky astronomických přístrojů o průměru 100 centimetrů a více. Pokud by vám to nestačilo a chtěli byste vědět, která čočka skončila na pátém místě, tak i o ní už byla v článku malá zmínka. Jedná se o dvojici čoček, které mají průměr 91 centimetrů a společně tvoří objektiv dalekohledu Jamese Licka. Ten najdete na Lick Observatory (Lickova observatoř), která stojí nedaleko města San José v americkém státě Kalifornie.
