Observatoř Jodrell Bank (anglicky Jodrell Bank Observatory, výslovnost: ) v britském hrabství Cheshire v severozápadní Anglii je součást centra Jodrell Bank Centre for Astrophysics Manchesterské univerzity. Je vybavena několika radioteleskopy včetně velkého Lovellova teleskopu, který byl v roce 1988 zařazen do nejvyšší kategorie britských památek a v roce 2019 byla celá observatoř zapsána na Seznam světového kulturního a přírodního dědictví UNESCO.
Observatoř byla založena v roce 1945 Bernardem Lovellem, radioastronomem na Manchesterské univerzitě, za účelem výzkumu kosmického záření. Bernard Lowell se radioastronomem stal tím, že během druhé světové války vyvíjel radary. Observatoř má důležitou roli při výzkumu meteoroidů, kvazarů, pulsarů, astrofyzikálních maserů a gravitačních čoček. V počátcích kosmonautiky se také významně podílela na sledování prvních kosmických sond na oběžné dráze.
Hlavním radioteleskopem observatoře je Lovellův teleskop. Od dokončení (1957) do roku 1971 byl s průměrem 76,2 metru (250 stop) největším řiditelným radioteleskopem na světě, nyní je co do velikosti třetí. Na observatoři jsou tři další aktivní radioteleskopy: Mark II (průměr 38,1 metru, resp. 125 stop), a radioteleskopy o průměrech 13 a 7 metrů. Observatoř Jodrell Bank je součástí soustavy radiové interferometrie Multi-Element Radio Linked Interferometer Network (MERLIN), jejíž provoz zajišťuje University of Manchester jako zástupce britské vládní agentury Science and Technology Facilities Council.
Návštěvnické centrum Jodrell Bank a hodnotné arboretum se nachází na katastrálním území obce a farnosti Lower Withington, zatímco samotný Lovellův teleskop a další objekty observatoře jsou poblíž osad Goostrey a Holmes Chapel. K observatoři se dá dostat po silnici A535, parkoviště pro návštěvníky je přímo v areálu. Kolem prochází železniční trať Crewe – Manchester a nejbližší železniční stanice Goostrey je vzdušnou čarou 2 km, pěšky to ale je přes 4 kilometry.
Vznik observatoře
Lokalita Jodrell Bank byla poprvé využita pro akademické účely v roce 1939, kdy tu katedra botaniky Manchesterské univerzity zakoupila od manželů Leighových tři pole. Název je odvozen od nedaleké vyvýšeniny Jodrell Bank, která byla pojmenována po Williamu Jauderellovi (lukostřelci ze 14. století), jehož potomci žili v sídle, ve kterém se nyní nachází škola Terra Nova. Observatoř se až do 50. let nazývala „Jodrell Bank Experimental Station“. V roce 1952 byl areál rozšířen koupí farmy od George Masseyho. Právě na tomto pozemku byl do roku 1957 postaven největší radioteleskop, později pojmenovaný Lovellův teleskop.
Pro astrofyzikální výzkum bylo místo poprvé využito roku 1945, kdy zde Bernard Lovell sledoval kosmické záření zařízeními, která zůstala z druhé světové války, včetně radaru, který předtím sloužil k řízení palby. Jednalo se o radarový systém GL II pracující na vlnové délce 4,2 metru, který mu poskytl fyzik a radioastronom James Stanley Hey. Lovell zařízení chtěl původně provozovat v Manchesteru, ale elektrické rušení od tramvají na Oxford Road mu v tom zabránilo.
Dne 10. prosince 1945 Lovell přemístil zařízení do Jodrell Bank, asi 40 kilometrů jižně od Manchesteru. Věnoval se především výzkumu přechodných rádiových ozvěn, u nichž v říjnu 1946 potvrdil, že pocházejí z ionizovaných meteorických stop. Prvními spolupracovníky byli Alf Dean a Frank Foden, kteří pozorovali meteory pouhým okem, zatímco Lovell současně zkoumal jejich elektromagnetický signál radarem. V době, kdy Lovell radar poprvé zapnul (14. prosince 1945), byl meteorický roj Geminidy na maximu.
Během několika následujících let Bernard Lovell nashromáždil další dříve vojenské radiové vybavení a také mobilní buňku v armádě známou pod přezdívkou „Park Royal“. První stálá budova se vznikla v její blízkosti a byla po ní pojmenována (viz obrázek pozorování v roce 1945). Na základě těchto prvních poválečných aktivit Bernarda Lovella se observatoř Jodrell Bank od počátku zaměřila především na zkoumání rádiových vln a jejich různých zdrojů.
Zařízení a výzkumy Přístrojové a jiné vybavení observatoře Jodrell Bank vznikalo postupně, vyvíjelo se a bylo různě rekonstruováno a modernizováno. Stručně jsou uvedeny i již zaniklé, ale významné přístroje, včetně toho, jaká významná pozorování se na nich uskutečnila a jaké nejdůležitější objevy či výsledky výzkumů byly dosaženy.
Searchlight telescope Vybavení pro stavbu zařízení Searchlight telescope bylo v roce 1946 observatoři zapůjčeno armádou. Na tomto základě a s dostupným vybavením zkonstruoval John Atherton Clegg širokoúhlou soustavu, které se skládala ze sedmiprvkové Yagi-Uda antény. V říjnu 1946 byla tato anténa poprvé použita k astronomickým pozorováním.
Ve dnech 9. a 10. října 1946 teleskop zaznamenal ionizaci v atmosféře způsobenou meteoroidy roje Drakonid. Když bylo opticky pozorováno, že meteorický roj je na svém maximu, anténa byla otočena o 90 stupňů. Poté počet detekcí klesl na úroveň pozadí, čímž bylo ověřeno, že detekované signály nepocházejí z nějakého pozemského zdroje, ale ze sledovaného meteorického roje. Anténa byl poté použita k určení radiantu, tedy bodu na obloze odkud zdánlivě vylétají. Teleskop a další tehdy dostupné přijímače observatoře byly rovněž použity pro studium polární záře, která se objevila na začátku srpna 1947.
Transit Telescope Zenitový teleskop zvaný Transit byl parabolický reflektor o průměru 66 metrů (218 stop), postavený v roce 1947. V té době to byl největší radioteleskop na světě. Konstrukce se skládala z drátěného pletiva zavěšeného na prstenci lešenářských stožárů, který zaostřoval rádiové signály do ohniska 38 metrů nad zemí. Přístroj byl zaměřen převážně přímo vzhůru, ale směr paprsku bylo možné ve velmi omezeném rozsahu měnit nakláněním stožáru, čímž se měnila poloha ohniska. Ještě před dokončením stavby byl původně dřevěný ohniskový stožár změněn na ocelovou konstrukci.
Zařízení dokázalo mapovat pás ±15 stupňů kolem zenitu (nadhlavníku) na frekvencích 72 a 160 MHz s rozlišením jednoho stupně na vyšší frekvenci. S využitím tohoto teleskopu byl objeven rádiový šum pocházející z Galaxie v Andromedě. Šlo o první prokázanou detekci extragalaktického rádiového zdroje. Dále byly v rádiovém spektru objeveny pozůstatky supernovy SN 1572 (Tychonova nova) v souhvězdí Kasiopeji. Pozůstatky této supernovy tehdy ještě nebyly zjištěny optickou astronomií, to se podařilo až na počátku 60. let americké observatoři Palomar.
Transit Telescope byl později nahrazen plně řiditelným Lovellovým teleskopem (původní název Mark I), který byl postaven na nově zakoupeném pozemku a je dodnes hlavním a největším přístrojem observatoře. Po jeho dokončení byl na místě původního Transit teleskopu postaven radioteleskop Mark II, který má eliptickou anténu a je druhým největším na observatoři.
Lovellův teleskop (Mark I)
Nevýhodou výše popsaného teleskopu Transit byla jeho velmi omezená možnost měnit polohu ohniska. Proto již záhy po jeho dokončení v roce 1947 začaly práce na projektu nového radioteleskopu, jehož parabolu by bylo možné otáčet v plném rozsahu. To by umožnilo nejen zkoumat všechny části oblohy, ale také zvolený radiový zdroj sledovat podstatně déle s ohledem na rotaci Země. V roce 1952 byl zakoupen nový pozemek (asi 400 metrů severozápadně od Transitu, který nový teleskop po dokončení nahradil) a započala výstavba. V roce 1957 byl teleskop dokončen.
Původně byl nový radioteleskop označován jednoduše 250 ft telescope, což odkazuje na průměr paraboly udávaný ve stopách (250 stop, tedy 76,2 metru). Až do roku 1971 to byl největší plně řiditelný radioteleskop na světě, kdy ho s průměrem 100 metrů překonal radioteleskop Effelsberg v Severním Porýní-Vestfálsku v Německu. V roce 2000 pak byl dokončen radioteleskop v Green Bank v USA. Ten je označovaný rovněž jako stometrový, ale protože má mírně eliptický tvar, je ještě o trochu větší. Radioteleskop v Jodrell Bank tedy zůstává třetí největší na světě.
Název Mark I se začal používat přibližně od roku 1961, v souvislosti s přípravou dalších teleskopů Mark II, Mark III a Mark IV (poslední nakonec nebyl nikdy postaven). V roce 1987 byl oficiálně přejmenován na Lovellův teleskop na počest sira Bernarda Lovella, který observatoř Jodrell Bank v roce 1945 založil a byl dlouhá léta jejím prvním ředitelem. V roce 1988 se teleskop stal památkově chráněným objektem I. stupně v britském systému památkové péče.
Teleskop byl uveden do provozu v polovině roku 1957 a v říjnu byla jeho řídící místnost dovybavena na míru zkonstruovaným analogovým počítačem, což bylo v době, kdy Sovětský svaz vypustil Sputnik 1, první umělou družici na světě. Jako jediné zařízení na světě byl nový teleskop schopen sledovat Sputnik pomocí radaru. Poprvé umělou družici lokalizoval těsně před půlnocí 12. října 1957, osm dní po jejím startu.
Na základě tohoto úspěchu byl radioteleskop také v následujících letech často využíván pro sledování nebo i řízení různých vesmírných sond. Mezi 11. březnem a 12. červnem 1960 sledoval sondu Pioneer 5, kterou vypustila americká NASA a která byla určena k průzkumu meziplanetárního prostoru. Radioteleskop rovněž vysílal sondě příkazy, včetně pokynu, aby se oddělila od své nosné rakety a zapnula svůj výkonnější vysílač, když byla sonda vzdálena skoro třináct milionů kilometrů. Přijímal také data ze sondy jako jediný teleskop na světě, který toho byl schopen.
V únoru 1966 byla observatoř Jodrell Bank požádána Sovětským svazem, aby sledovala jeho bezpilotní měsíční sondu Luna 9 a především zaznamenala celkem šest rádiových relací, ve kterých byly na zem odvysílány kvalitní detailní fotografie povrchu Měsíce. Fotografie byly zaslány také britskému tisku a ten některé publikoval dříve, než je zveřejnil sám Sovětský svaz. Úspěšné přistání sondy a její kvalitní snímky definitivně potvrdily předpoklad, že povrch Měsíce je pevný. Do této doby se část odborníků domnívala, že povrch Měsíce je tak sypký, že přistání lidí nebude možné.
V roce 1969 byla sledována také sovětská sonda Luna 15, která však na Měsíc dopadla příliš rychle. Záznam okamžiku, kdy vědci z Jodrell Bank tuto misi pozorovali, byl zveřejněn 3. července 2009 v deníku The Independent. S podporou sira Bernarda Lovella teleskop sledoval také další ruské družice. Pozorování družic a kosmických sond byla sdílena s výzkumnou a vývojovou činností amerického ministerstva obrany v oblasti sledování družic v rámci Project Space Track.
Celkově však sledování kosmických sond zabíralo jen zlomek pozorovacího času Lovellova teleskopu a většina byla využita k velmi různorodým vědeckým pozorováním, která vedla k řadě významných objevů. Mezi tato pozorování a objevy patří: Využití radaru k měření vzdálenosti Měsíce a Venuše od Země. Pozorování astrofyzikálních maserů v okolí hvězdotvorných oblastí a obřích hvězd. Pozorování pulsarů, včetně objevu milisekundových pulsarů a prvního pulsaru v kulové hvězdokupě. Pozorování kvazarů a gravitačních čoček (včetně objevu první gravitační čočky a prvního Einsteinova prstence). Radioteleskop byl také použit pro pozorování v rámci projektu SETI. Lovellův teleskop je rovněž pravidelně využíván jako součást rádiové interferometrie v rámci britského projektu MERLIN a evropského projektu European VLBI Network.
Teleskopy Mark II a Mark III
Mark II je eliptický radioteleskop s hlavní osou 38,1 metrů (125 stop) a vedlejší osou 25,4 metrů (83 stop). Byl postaven v roce 1964 na místě, kde předtím stával výše popsaný Transit teleskop. Eliptický tvar byl zvolen proto, že Mark II byl původně zamýšlen jako zmenšený prototyp pro plánovaný mnohem větší radioteleskop Mark IV, který nakonec nebyl nikdy postaven. Elipsa není optimální tvar pro astronomická pozorování, ale pro mnohem větší Mark IV byla tehdy považována za nezbytnou, aby se snížila celková výška teleskopu nad zemí. Cílem Mark II bylo tedy mimo jiné prozkoumat vlastnosti tohoto tvaru v praxi.