Astronomie ve Vatikánu

Psáno roku 1992

Údajně negativní vztah vedení katolické církve k astronomickým poznatkům patřil po dlouhou dobu k typickým argumentům neslučitelnosti náboženské víry a moderní přírodovědy a podle všeho bude tento předsudek ještě nějakou dobu přežívat. Nelze přirozeně zastírat, že k tomuto náhledu "osvícených ateistů" podstatně přispěly proslulé aféry s Kopernikovou heliocentrickou hypotézou a s Galileiho procesem (další často citovaný případ Giordana Bruna sem však podle mého soudu nepatří, ale málokdo z kritiků si dá tu práci, aby spravedlivě posoudil, jak se církev z vlastních chyb poučila a jak už dlouhou dobu prosazuje a přímo podporuje svobodné přírodovědecké bádání. Jedním z nejlepších příkladů skutečného vztahu katolické církve k přírodovědě je už celá staletí trvající podpora astronomie, jež bývá občas vznešeně nazývána královskou vědou.

Je pozoruhodné, že začátky této podpory přímo ve Vatikánu souvisejí se záležitostí navýsost praktickou, totiž s reformou kalendáře koncem 16. století. Jak známo (viz též Universum 6/1992, str. 23), až do té doby se užívalo tzv. juliánského kalendáře s průměrnou délkou roku 365,25 dne, což je o necelou čtvrthodinu více, než kolik činí skutečná délka oběhu Země kolem Slunce. Tento rozdíl mezi skutečným a definovaným oběhem se v průběhu staletí sečítal; zvětšoval se o celý den každých 129 let. V 16. stol. tak připadala jarní rovnodennost na 11. březen, což už bylo zřetelně znát hlavně při zemědělských pracích, a proto se papež Řehoř XIII. obrátil na Otce Christopha Clavia S.J. se žádostí o návrh dokonalejšího kalendáře.



Prehistorie vatikánské astronomické observatoře

V r. 1576 požádal Řehoř XIII. svého architekta Mascheriniho, aby ve Vatikáně vybudoval pozorovací věž. Ta dosáhla impozantní výšky 73 m a byla nazvána Věž větrů (Torre dei Venti). Ve věži se zásluhou dominikána Otce Ignazio Dantiho konala pozorování, která měla poskytnout experimentální údaje pro Claviův návrh. Uvnitř věže byla pod Dantiho vedením vyznačena v podlaze sálu poledníková čára a na ní bod jarní, resp. podzimní rovnodennosti. Obraz Slunce se do místnosti promítal malým otvorem v jižní stěně věže ve výši asi 5 m nad podlahou. Měření ukázala, že v den 21. 3. (juliánského datování v poledne se obraz Slunce promítl plných 60 cm jižně od tzv. jarního bodu právě v důsledku akumulace chyby v určení skutečné délky roku. Tak získal Clavius přesný experimentální údaj nutný pro návrh reformy kalendáře. Reforma byla uzákoněna papežskou bulou Inter gravissimas z 24. února 1582 a dnes tohoto gregoriánského kalendáře užívá většina civilizovaného světa.

Věž větrů však získala své pojmenování podle dalšího Dantiho zařízení, jímž byl jednoduchý anemoskop, ukazující pomocí převodového mechanismu okamžitý směr větru pohyblivou šipkou, mířící na kresby na vnitřních stěnách věže. Počátkem 18. stol. se na věži konala měření, která měla pomoci předpovídat zemětřesení; tento projekt vznikl jako reakce na silné zemětřesení, které postihlo Řím v únoru 1703. Příležitostná astronomická a meteorologická pozorování se na Věži větrů konala ještě koncem 18. stol.

Sám Clavius však pracoval v Římské koleji, založené rovněž papežem Řehořem XIII. Clavius zde společně s dalšími vzdělanými jezuity potvrdil správnost skvělých objevů Galilea Galileiho; zejména pak Otec Christoph Scheiner (1575-1650) svým dalekohledem zde nezávisle objevil sluneční skvrny a věnoval pak mnoho let jejich pečlivému pozorování. Kolej po dlouhou dobu neměla vlastní observatoř, takže pozorování se konala, jak se dalo, z oken či chodeb koleje. V r. 1773 byl papežem Klementem XIV. zrušen jezuitský řád a kolej se ocitla ve správě světských kněží. O rok později týž papež rozhodl o ustavení Pontifikální observatoře Římské koleje, ale jeho rozhodnutí zůstalo jen na papíře.

Teprve v r. 1786 se začalo s výstavbou pozorovací věže, vysoké téměř 40 m, na níž byly r. 1787 instalovány menší přístroje. O řádnou výbavu observatoře se postaral v r. 1804 papež Pius VII., který přivezl z Francie solidní refraktor a přesné kyvadlové hodiny a později zakoupil pro observatoř i další přístroje. Když byl v r. 1814 jezuitský řád obnoven, vrátili se astronomové-jezuité do Římské koleje a podle zásad apoštolského listu papeže Lva XII. rozvíjeli astronomická studia a jejich výsledky pravidelně publikovali. K jejich povinnostem patřilo též sledovat a potvrzovat objevy učiněné na jiných observatořích a učit o tom studenty.

V době revolučního r. 1848 došlo k dalšímu tažení proti jezuitům, kteří museli opět opustit Římskou kolej. Vrátili se však již v r. 1850, kdy se ředitelem observatoře Římské koleje stal teprve 32letý fyzik Otec Angelo Secchi S.J., mimořádně nadaný vědec a skvělý organizátor. Podařilo se mu opatřit pro observatoř modernější přístroje a hlavně vybudovat skutečně solidní hvězdárnu - na střeše kostela sv. Ignáce - místo plánované, ale nepostavené kopule chrámu. Observatoř však byla známa Římanům především jako svérázný časový etalon. Podle nařízení papeže Pia IX. byl okamžik pravého poledne oznamován Římanům výstřelem z děla na hradbách Andělského hradu. Signál pro dělostřelce předávali astronomové spuštěním časového míče na stožáru, který se nacházel na střeše kostela sv. Ignáce v blízkosti observatoře.

Otec Secchi se proslavil svými výzkumy v astronomii, geofyzice i meteorologii. Stal se fakticky zakladatelem pozorovací astrofyziky svými výzkumy a klasifikací hvězdných spekter. Naneštěstí vnější okolnosti jeho dílu nepřály. V r. 1870 byl Řím obsazen italskými vojáky a Římská kolej byla vyvlastněna. Věhlas Otce Secchiho sice způsobil, že jemu osobně i ostatním jezuitům bylo dovoleno v práci pokračovat, ale po Secchiho smrti v r. 1878 byli zbylí jezuité vyhnáni, observatoř uzavřena a v r. 1923 definitivně zanikla.



Založení observatoře Specola Vaticana

Konec 19. století byl pro papeže zajisté hořkým obdobím. Stali se fakticky zajatci italského státu ve Věčném městě, a jak patrno, byli připraveni též o astronomickou observatoř. O příznivý obrat v celé záležitosti astronomických pozorování se zasloužil barnabita Otec Francesco Denza, tehdy ředitel Meteorologické observatoře v Moncalieri, jenž ve vhodné chvíli navrhl papeži Lvovi XIII., aby obnovil uznávanou řehořskou observatoř na soudobě úrovni astronomické techniky. V r. 1888 se v Římě konala výstava meteorologických a seismických přístrojů z fondů italského kléru. Jejím úkolem bylo zejména ukázat, že kněží nejsou žádní tmáři, když pěstují a podporují přírodní védy. Podle návrhu Otce Denzy byly přístroje umístěny v historické Věži větrů ve Vatikánu a odtud již vedla téměř přímá cesta k obnovení observatoře.

V téže době se v mezinárodních astronomických kruzích začalo vážně uvažovat o ambiciózním projektu fotografického mapování hvězdné oblohy; otec Denza se chopil této příležitosti, začal shánět potřebné přístroje a současně vyvíjel potřebnou diplomatickou aktivitu na mezinárodním astronomickém fóru. Jeho činnost byla nadšeně podporována papežem Lvem XIII., který byl známým příznivcem rozvoje přírodních věd. Jako vhodné místo pro observatoř byla vybrána tzv. Leoniánská věž o výšce 20 m a tloušťce stěn 4,5 m (!), sloužící původně jako jedna z bašt ve vatikánském opevnění, vybudovaném v r. 840 jako obrana před útoky Saracénů.

Za oficiální datum ustavení vatikánské astronomické observatoře se považuje 14. březen 1891, kdy papež Lev XIII. vydal osobní dekret (motum proprio) Ut mysticam, v němž jsou především shrnuty důvody vedoucí k rozhodnutí zřídit tuto astronomickou instituci přímo při Svaté stolici. V úvodu dekretu papež připomněl, že nepřátelé církve ji obviňují z tmářství a nepřátelství vůči přírodním vědám, ačkoliv pravdou je pravý opak. Papež dále uvedl, že učitelský úřad církve se týká nejen výkladu Božího zjevení, ale zajímá se také o soustavné zveřejňování vědeckých poznatků, týkajících se neživé přírody, života i lidského chování, ba dokonce i ekonomie. Vzpomněl zásluh katolických duchovních i laiků o rozvoj poznávání světa a speciální úlohy, která je při tom přisuzována právě astronomii.

Zmínil se o historii gregoriánské reformy kalendáře i o úsilí dalších papežů o podporu astronomických studií, jakož i o činnosti Otce Denzy při organizaci jubilejní výstavy vědeckých přístrojů a obnovení astronomických pozorování ve Vatikánu. Zdůraznil, že tyto akce mají jeho plnou podporu a že se rozhodl zřídit observatoř (Specola Vaticana), která by se v široké mezinárodní spolupráci zabývala zejména fotografickým mapováním oblohy, ale nezůstala by jen u tohoto úkolu; měla by být institucí trvalou. Lev XIII. pak vypočetl praktické kroky k zajištění vybavení a činnosti observatoře a v závěru dekretu výslovně prohlásil, že smyslem zřízení hvězdárny je, aby "každý zřetelně viděl, že církev a její pastýři nejsou protivníky pravé a solidní vědy - ať už lidské či božské -ale právě naopak ji zahrnují do své náruče, povzbuzují a podporují s veškerým možným nasazením".

V témže roce byl na Leoniánské věži instalován základní přístroj observatoře, dvojitý astrograf s průměry objektivů 0,33 a 0,20 m, určený pro zmíněnou fotografickou přehlídku oblohy. Do této přehlídky oblohy (Carte du Ciel) se zapojilo celkem 18 světových observatoří, které si rozdělily práci tak, že na každou hvězdárnu připadlo snímkování přibližně 2400 čtverečních stupňů oblohy (celá obloha má asi 42 000 čtverečních stupňů). Vatikánské observatoři byl přidělen pás mezi deklinacemi +55° a +64°. Pro účely mapování bylo potřebí získat v tomto pásu úhrnem 540 kvalitních fotografických snímků, zatímco pro sestavení katalogu hvězd bylo nutné pořídit 1040 fotografických desek. Každá oblast oblohy byla snímána třikrát po sobě, aby se vyloučily defekty ve fotografické emulzi, takže pro mapování šlo o tři čtyřicetiminutové expozice na jednu desku, kdežto pro katalog o tři expozice s úhrnnou délkou necelých 10 minut.

Je pozoruhodné, že nikdo z organizátorů projektu správně neodhadl, o jak obrovský úkol se jedná. Všichni se domnívali, že se vše stihne během čtyř až pěti let. Ve Vatikánu však vznikly hned po úspěšném startu problémy, související s těžkou chorobou Otce Denzy, který byl po mozkové mrtvící zčásti ochrnut a koncem r. 1894 zemřel. Úkolem rozběhnout projekt Carte du Ciel byl pověřen zástupce ředitele observatoře oratorián Otec Giuseppe Lais, který svého času studoval u Otce Secchiho. Otec Lais zahájil snímkování pro katalog v r. 1894 a pro hvězdné mapy v r. 1900.



Rozvoj observatoře Specola Vaticana ve XX. Století

Po smrti Otce Denzy se ocitla observatoř bez vedení až do r. 1898, kdy byl ředitelem jmenován Otec Angelo Rodriguez, španělský augustián. Jeho zájmy se však týkaly pouze meteorologie, takže astronomická činnost na observatoři stagnovala až do jmenování dalšího ředitele, jezuity Otce Johanna Georga Hagena v r. 1906. Otec Giuseppe Lais však vytrvale pořizoval fotografie pro Carte du Ciel s takovým úspěchem, že do r. 1921 byl prakticky dokončen příslušný díl hvězdného katalogu (tj. přes 1000 desek) a asi polovina snímků pro hvězdné mapy.

Nový ředitel však musel především vyřešit problémy spojené s proměřením fotografických snímků, aby bylo možné uveřejnit polohy a jasnosti hvězd. V letech 1910 - 1921 se této úmorné práci věnovaly s neuvěřitelnou pečlivostí tři řádové sestry z Instituto di Maria Bambina v Římě, které celkem dvakrát proměřily uvedené údaje pro více než 481 tisíc hvězd!! Hvězdný katalog byl postupně publikován v deseti svazcích mezi léty 1921-28. Vatikánská observatoř se tak ocitla na 5. místě mezi světovými observatořemi, které ukončily úspěšně svou práci na tomto obřím projektu.

Otec Hagen proslul i svými dalšími astronomickými projekty, především publikací Atlasu proměnných hvězd, který obsahoval údaje pro 484 proměnných hvězd (to jsou hvězdy měnící během času pravidelně či nepravidelně svou jasnost, a dále výzkumem tzv. temných (prachových) mračen v Mléčné dráze. Navrhl a v r. 1912 realizoval přístroj zvaný isotomeograf, prokazující existenci a rychlost zemské rotace - dokonce právě na místě, kde měl Galilei s myšlenkou o zemské rotaci takové potíže! Uveřejnil také třísvazkové kompendium vyšší matematiky. Svou vědeckou aktivitou přispěl významně k mezinárodní reputaci observatoře Specola Vaticana.

Součástí observatoře se stalo též muzeum s obsáhlou sbírkou meteoritů, která se posléze rozrostla na 1022 vzorků ze 449 meteoritů o úhrnně hmotnosti 130 kg.

Když Otec Hagen v r. 1930 zemřel, měla zejména jeho zásluhou Specola v astronomickém světě dobré jméno, ale současně vyvstaly nové obtíže tentokrát naštěstí jen technického rázu. Růst Říma a rozvoj technické civilizace způsobil, že obloha nad městem zesvětlela - nejprve se to projevilo právě při studiu temných mračen v Mléčné dráze, v čemž byl Otec Hagen světovým průkopníkem. Měla-li si Specola udržet svou pověst, bylo nutné uvažovat o přestěhování přístrojů mimo velkoměsto.



Observatoř Castel Gandolfo

Po Hagenově smrti byl ředitelem observatoře Specola Vaticana jmenován další jezuita, Otec Johan Stein. Ten už předtím ve Vatikánu pracoval jako Hagenův asistent v letech 1906-1910 a uveřejnil tehdy mimo jiné důležitou historickou studii, v níž poukázal na nepravdivost tradice, podle níž papež Kalixt III. proklel ve své bule z r. 1456 jasnou kometu, později nazvanou kometou Halleyovou.

Nyní však nastoupil do funkce, v níž si položil za cíl přestěhování Specoly Vaticany. Nejprve se uvažovalo o přemístění observatoře do Etiopie, ale z tohoto plánu brzy (naštěstí!) sešlo. Na návrh papeže Pia XI. se pak začalo vážně uvažovat o umístění hvězdárny v papežském letním sídle Castel Gandolfo, necelých 40 km jihozápadně od Říma, v nadmořské výšce 430 m. Pokusná pozorování Otce Steina prokázala dobrou kvalitu ovzduší a nízký jas pozadí oblohy, a tak se v r. 1932 začalo s výstavbou dvou kopulí přímo na střeše papežského letního paláce. Nová observatoř byla slavnostně otevřena dne 29. září 1935 papežem Piem XI., jenž současně pověřil jezuitský řád vedením i odborným provozem observatoře.

V kopulích byly instalovány nové přístroje od firmy Carl Zeiss z Jeny: vizuální refraktor o průměru objektivu 0,4 m s ohniskem 6 m a dvojitý astrograf s refraktorem o průměru objektivu 0,4 m s ohniskem 2,4 m a reflektorem s průměrem zrcadla 0,6 m. K astrografu byly dále dodány tzv. objektivní hranoly, umožňující pořizovat hvězdná spektra pro účely klasifikace a přehlídek oblohy.

Na observatoři se brzy rozběhla rozsáhlá odborná činnost, věnovaná tradičnímu předmětu zájmu vatikánských astronomů, totiž studiu Mléčné dráhy a jejích složek (hvězd, mlhovin, prachových mračen).

Prakticky současně byla ve Vatikánu založena astrofyzikální laboratoř, jež postupně proslula svými pracemi o laboratorních spektrech prvků i molekul. Spektrální atlasy sestavené laboratoří jsou nepostradatelnou pomůckou při rozboru spekter astronomických objektů a používají se dosud, i když laboratoř byla v r. 1976 uzavřena.

Observatoř v Castel Gandolfo žila svým pravidelným životem až do období druhé světové války, kdy jí hrozilo nebezpečí zničení leteckým bombardováním. Proto byly v září 1943 přerušeny vědecké práce a cennější přístroje demontovány a ukryty. Počátkem r. 1944 se v papežském letním paláci skryli vesničané z okolních obcí - v samotné astrofyzikální laboratoři jich žilo téměř 130. Teprve po příchodu spojeneckých vojsk v červnu 1944 byl na observatoři postupně obnoven normální provoz.

Po válce se především podařilo dokončit mapování oblohy pro projekt Carte du Ciel. Poslední snímky hvězdné mapy byly pořízeny v r. 1953 a publikace všech 540 desek o rozměru 26 x 26 cm byla skončena v r. 1955. Kopie těchto map se nyní nacházejí na 90 předních světových observatořích a jejich význam s odstupem času neustále vzrůstá. K tomu je třeba připomenout, že ostatní observatoře podílející se na projektu skončily svou práci až v r. 1964: od prvního nápadu ke konečné realizaci tedy uplynulo přes tři čtvrtě století.

V r. 1951 zemřel Otec Stein a od r. 1952 do r. 1970 byl jeho nástupcem Otec Daniel O'Connell, původem z Irska. Jeho vědeckým oborem byl výzkum zákrytových dvojhvězd a Otec O'Connell zde dosáhl velmi významných výsledků zejména při rozboru křivek jasnosti těchto soustav (jeden z efektů na křivkách je nazván jeho jménem). Mezinárodní astronomická unie ho dvakrát zvolila prezidentem příslušné vědecké komise. Dr. O'Connel byl v r. 1967 účastníkem XIII. valného shromáždění Mezinárodní astronomické unie v Praze - bylo to poprvé, kdy astronomové z Vatikánu oficiálně navštívili zemi tehdejšího komunistického bloku. To jsem samozřejmě netušil, když jsem Otce O'Connella vezl ve svém přepychovém trabantu k prohlídce čerstvě otevřeného 2 m teleskopu ondřejovské observatoře.

V r. 1957 byl v Castel Gandolfo instalován nový mocný přístroj - širokoúhlá Schmidtova komora se zrcadlem o průměru 0,98 m a korekční deskou o průměru 0, 65 m, s ohniskem 2,4 m. Na desky o rozměru 20 x 20 cm lze takto naráz zobrazit zorné pole o rozměru 5° x 5°. K této komoře se připojují objektivní hranoly s různými lámavými úhly, opět pro účely hvězdné spektroskopie.

Po penzionování dr. O'Connella v r. 1970 se stal novým ředitelem Otec Patrick Treanor. Ten se zasloužil o zavedení nových typů pomocných přístrojů pro pozorování i zpracování měření a zavedení výkonných počítačů od firmy IBM. Uvědomil si též, že historie s přesvětlením oblohy se opakuje: zejména světelná Schmidtova komora v Castel Gandolfo se začala potýkat s rostoucím jasem pozadí noční oblohy. Dr. Treanor se proto mimo jiné věnoval mapování Itálie z hlediska "světelného znečištění" a tato mapa slouží všem italským astronomům při plánování výstavby dalších observatoří. Po předčasné smrti Otce Treanora v r. 1978 však úvahy o stěhování Specoly Vaticany dostaly jiný směr.





Současnost a budoucnost Specoly Vaticany

Novým ředitelem observatoře se stal Američan Otec George V. Coyne, který předtím působil v Arizoně. Ve Vatikánu se v té době zvažovaly nabídky přemístit Schmidtovu komoru na Kanárské ostrovy, kde vyrostla v posledních letech řada observatoří, anebo dokonce do Chile v Jižní Americe, kde již od poloviny šedesátých let pracuje mezinárodní Evropská jižní observatoř. Z Coynova přičinění však byla navázána úzká spolupráce s arizonskou univerzitou v Tucsonu a Stewardovou observatoří této univerzity. Arizona vyniká klimatem příznivým pro astronomická pozorování, a zásluhou zvláštních "zákonů na ochranu tmy" pro tamější velká města má i dostatečně temnou noční oblohu. Vatikánští astronomové tak získali skvělou příležitost využívat tamějších špičkových podmínek a velkých teleskopů pro své výzkumy, zatímco do Castel Gandolfo se vracejí ke zpracování měření, seminářům a organizační práci.

Zásluhou amerických katolíků byla v polovině osmdesátých let v Arizoně založena Nadace Vatikánské observatoře, která umožnila rozběhnout ambiciózní projekt VATT (Vatican Advanced Technology Telescope - vatikánský teleskop pokročilé technologie). Jde o přístroj nové generace s hlavním zrcadlem o průměru 1,8 m a s ohniskem rovněž 1,8 m. Světelnost teleskopu 1:1 je nevídaná - až dosud se žádný optik o nic takového nepokusil. Přístroj má být instalován na vrcholku Grahamovy hory v Arizoně ve výšce přes 3200 m n.m. asi 160 km severovýchodně od Tusconu, uvnitř indiánské rezervace.

Zrcadlo pro VATT byl zhotoveno rovněž novou technologií, vynalezenou počátkem 80. let prof. Rogerem Angelem. Sklovina se taví v peci při teplotě asi 1200° C, a jakmile se stane tekutou, celá pec se roztočí rychlostí až 7 obrátek za minutu, čím se povrch skloviny "prohne" do žádaného parabolického tvaru. Po opatrném ochlazení a zpomalování otáček pece dostanou optici zrcadlo již s přibližně správným povrchem, který stačí jemně doleštit. Zrcadlo pro VATT bylo odlito v r. 1985 a doleštěno v listopadu 1991. Maximální odchylky skleněného povrchu zrcadla od předepsaného tvaru činí jen 17 nanometrů (necelé dvě stotisíciny milimetru). Celý dalekohled byl dokončen v r. 1992 a nyní čeká na instalaci na Mt. Grahamu. (Tento článek byl publikován v r. 1992 - novější informace naleznete v aktuálním článku z roku 1999 - poznámka redakce webu vira.cz)

Na stejném vrcholu má být v blízké budoucnosti vybudován teleskop Columbus o efektivním průměru zrcadla 11,3 m (současný největší teleskop světa na Havajských ostrovech má efektivní průměr zrcadla přesně 10 m), postavený ze sdružených prostředků několika univerzit.

Specola Vaticana tak bude mít brzo k dispozici zařízení, které ji řadí k nejvýkonnějším astronomickým observatořím přelomu XX. a XXI. století. Přitom je obdivuhodné, že observatoř funguje s minimálním personálním obsazením. Současné vědecké osazenstvo observatoře čítá pouze deset pracovníků jezuitů i laiků.

Observatoř Specola Vaticana si svou odbornou i organizační prací vydobyla uznání světové astronomické obce.

Když se v r. 1952 konalo v Římě 8. valné shromáždění Mezinárodní astronomické unie, navštívilo na 600 astronomů (s výjimkou astronomů z komunistických zemí, kterým to jejich vlády nepovolily) observatoř Castel Gandolfo a byli přijati v audienci u papeže Pia XII. V letech 1957, 1978 a 1991 se konala ve Vatikánu vědecká kolokvia a sympozia pod záštitou Mezinárodní astronomické unie a Specola Vaticana udržuje čilé styky s ostatními světovými astronomickými centry prostřednictvím publikací, seminářů, letních škol a vzájemných odborných návštěv.

To vše by zajisté nebylo možné bez aktivní podpory Svaté stolice a osobně všech papežů, kteří se během novověku vystřídali na papežském stolci. Zejména v tomto století pak ředitelé Specoly Vaticany patřili prakticky vždy k nejbližším poradcům a osobním přátelům papežů i kardinálů. Je zcela zřejmé, že tato zdárná symbióza náboženské víry a přírodní vědy bude i nadále pokračovat.

***

(Aktualizovaný článek k tomuto tématu - napsaný v roce 1999 naleznete zde)