Tycho Brahe je velmi významným astronomem, alchymistou i astrologem dánského původu. Narodil se v roce 1546. Díky rozsáhlému dědictví se mohl věnovat svým koníčkům, mezi které patřila právě astronomie. Pozoroval v Dánsku i v různých místech Evropy. Dánský král Frederik II mu umožnil vybudovat observatoř na ostrově Hven. Neshody s novým králem Kristianem IV ho přiměly k odchodu z Dánska. V roce 1599 se dostal do Prahy, kde pokračoval v pozorováních. Zemřel 24. října 1601 po jedenáctidenní náhlé nemoci právě v Česku a jeho ostatky jsou uloženy v Týnském chrámu v Praze. Je považován za jednoho z nejlepších a nejpřesnějších pozorovatelů oblohy před začátkem využívání dalekohledu. Pořídil za svého života velké množství velice přesných pozorování planet. Ta umožnila dalšímu významnému astronomovi Janu Keplerovi objevit jeho Keplerovy zákony. Kepler také působil u Tychona Braha během posledních měsíců před jeho smrtí jako asistent.
| Dánský archeolog Jens Vellev byl iniciátorem exhumace a kolega Jan Kučera je vedoucí skupiny, která u nás analyzovala vousy a vzorky kostí Tychona Braha. Zdroj: Jacob C. Ravn |
Otazníky kolem úmrtí Tychona Braha
Hlavně mezi dánskými historiky se objevovaly spekulace, že by se mohl Tycho Brahe otrávit rtutí, či by mohl být dokonce otráven. Tyto spekulace se částečně opíraly o analýzy jeho vousů, které se dostaly do Dánska z České republiky. V roce 1901 byly totiž ostatky Tychona Braha vyzvednuty a prozkoumány, přičemž některé vzorky z nich byly odebrány. Mezi nimi byly také právě i vousy astronoma. Ostatky pak byly v nové cínové rakvi uloženy zpět do hrobky. Část vzorků vousů se v roce 1991 dostala do Dánska a dánští vědci našly ve vzorcích rtuť, která by mohla svědčit o otravě tímto kovem.
| Zvedání žulové náhrobní desky se jménem Tychona Braha. Zdroj: Jan Kučera |
Nová exhumace ostatků Tychona Braha
To byl důvod, proč Dánové v roce 2009 požádali o novou exhumaci ostatků svého slavného rodáka. V listopadu 2010 tak do Česka přijela skupina dánských vědců pod vedením Jense Velleva a 15. listopadu, což bylo začátkem týdne, proběhlo otevření hrobky v Týnském chrámu. Podílelo se na něm téměř 50 lidí. Po zvednutí náhrobní desky se jménem astronoma bylo potřeba odstranit vrstvu hlíny a cihel. Po prozkoumání odkryté cihlové klenby hrobky bylo možné do ní prorazit otvor. Tím se nejdříve spustila kamera, která umožnila prohlédnou vnitřek hrobky. Po rozebrání části klenby pak mohla být vyzdvižena zmíněná cínová rakev. Ta ležela v jižní části hrobky. Dřevěná rakev s ostatky Braheho manželky Kirsten Barbery Jørgensdatterové pak na opačné straně.
|
Odstraňování zeminy mezi žulovou deskou s astronomovým jménem a cihlovou klenbou hrobky. Zdroj: Jan Kučera |
Cínová rakev s ostatky byla převezena do antropologických laboratoří Národního muzea, kde byla otevřena. Uvnitř byly části dlouhých kostí, žeber i část lebky. Zachovaly se i zuby v horní čelisti. Kromě ostatků se našly i zbytky pohřebního roucha a další artefakty. Nalezené ostatky byly podrobně prozkoumány a odebraly se vzorky pro další analýzu. Dne 17. listopadu 2010 pak radiologové pražské Nemocnice Na Homolce kostru zkoumali pomocí počítačové tomografie. Umožnili tak vytvořit trojrozměrné obrazy všech kostí pro další podrobnější zkoumání. Nejdůležitější však bylo právě zmíněné odebrání drobných vzorků, hlavně vousů, vlasů a kostí, které měly být podrobeny velmi detailní analýze.
| Právě byla proražena klenba hrobky a začínají práce uvnitř. Zdroj: Jan Kučera |
Po pár dnech zkoumání, odebrání potřebných vzorků, se ostatky vrátily do cínové rakve a zpět k již nerušenému odpočinku do hrobky v Týnském chrámu. Mši při příležitosti opětného pohřbu odsloužil pražský arcibiskup Dominik Duka. Vědci se pak pustili do dlouhé a podrobné analýzy získaných vzorků. V tomto článku se soustředíme na průběh a výsledky studií, které provedli jadernými metodami vědci v Ústavu jaderné fyziky AVČR a Ústavu fyziky, chemie a farmacie University v Jižním Dánsku.
| Cínová rakev je vyzdvižena z hrobky. Zdroj: Jan Kučera |
Analýza vzorků pomocí jaderných metod
Před pár lety jsem v článku na Oslovi podrobně popisoval, jak se metody založené na jaderné fyzice využívají při zkoumání kulturního a historického dědictví, jak pomáhají archeologům, historikům i restaurátorům. Teď se podíváme na metody, které pomáhaly při analýze vzorků z ostatků Tychona Braha. Základním úkolem byla na počátku co nejpečlivější příprava vzorků. Jednotlivé vousy bylo potřeba očistit a dekontaminovat jejich povrch od případných nečistot. To se provádělo mechanicky i chemicky. Bylo potřeba identifikovat jejich kořínky, aby se dalo zjistit, kde začínají a kde končí. Díky jejich růstu se tak dá určit, kdy byl zkoumaný člověk vystaven vlivu daného prvku (například rtuti). První metodou, která se při analýze stopových koncentrací různých prvků ve vousech Tychona Braha použila, byla neutronová aktivační analýza.
|
Detail cínové rakve s ostatky Tychona Braha. Zdroj: Jan Kučera |
Neutronová aktivační analýza
Neutronová aktivační analýza využívá toho, že při ozáření vzorku neutrony vznikají v reakcích těchto částic s jádry radioaktivní jádra. Ta se pak přeměňují rozpadem beta. Dceřiná jádra, která při této přeměně vznikají, nemusí být v základním stavu ale ve stavu excitovaném. Excitované jádro se pak zbavuje energie vyzářením fotonu záření gama s jednoznačně danou energií. Pomocí detektoru gama tak lze velice přesně identifikovat i velmi malá množství vzniklých radioaktivních jader. V řadě případů je velmi velkou výhodou této metody, že rozliší různé izotopy jednoho prvku. To při chemické analýze nejde.
|
Otevření cínové rakve. Zdroj: Jacob C. Ravn |
V Ústavu jaderné fyziky AVČR se na Oddělení jaderné spektroskopie tato metoda velice intenzivně využívá k analýzám pro potřeby ekologie, archeologie, geologie, při studiu vzácných vzorků pocházejících z vesmíru (viz zde a zde ) a řadě dalších aplikací. Využívá se toho, že v areálu řežských ústavů je intenzivní zdroj neutronů v podobě výzkumného reaktoru LVR-15, který patří Centru výzkumu Řež. Naši kolegové využívají kanál v aktivní zóně tohoto reaktoru, který je propojen potrubní poštou s naší dobře vybavenou gama spektroskopickou laboratoří v budově reaktoru. Potrubní pošta umožňuje velice rychle přepravit pouzdro se vzorkem do nitra reaktoru a zase zpátky. Ozářený vzorek se tak velmi rychle dostane k detektoru a lze analyzovat velice krátce žijící izotopy s poločasem rozpadu v řádu i desítek sekund. Pro analýzu déle žijících izotopů se vzorky přenášejí do laboratoře přímo na Oddělení jaderné spektroskopie ÚJF AVČR, kde je sestava velmi kvalitních detektorů záření gama.
| Odběr vzorků. Zdroj: Jacob C. Ravn |
Detekce záření gama se v tomto případě provádí pomocí polovodičových detektorů z velmi čistého germania. Foton záření gama může předat svoji energii elektronu (případně i vzniklému pozitronu) fotoefektem, comptonovským rozptylem nebo vytvořením páru elektronu a pozitronu. Elektron pak ztrácí energii ionizací, která v polovodiči vytváří elektron děrové páry. Napětí, které je na polovodič přivedeno pak svede vzniklý náboj a vytvoří se elektrický signál, který je úměrný energii fotonu deponované v detektoru. Pokud se deponovala veškerá energie, což se děje hlavně v případě fotoefektu, určíme energii fotonu a identifikujeme radioaktivní izotop, který jej vyzářil. Pro zajímavost je možné zmínit, že polovodič musí být udržován na teplotě tekutého dusíku. V opačném případě by páry elektronu a díry vznikaly ve velkém množství tepelným pohybem atomů a vytvářel by se šum, který by signály vzniklé detekcí fotonů zakryl. Proto je charakteristickou součástí germaniového polovodičového detektoru Dewarova nádoba s tekutým dusíkem.
|
Kromě vzorků vousů se odebíraly i vzorky z některých kostí. Zdroj: Jacob C. Ravn |
Analýzou ostatků Tychona Braha pomocí neutronové aktivační analýzy se zabývala skupina vedená kolegou Janem Kučerou. Ta má s podobnými analýzami dlouholeté zkušenosti a mezi jinými dělala i kriminalistickou analýzu při otravě, která určovala, zda šlo u oběti o otravu chronickou či jednorázovou. Jak už bylo zmíněno, vousy se nejdříve musely očistit a najít ty se zachovaným kořínkem vousu. Ten pomohl identifikovat, kde je počátek a konec vousu. Hledání kořínku a průzkum vousu se prováděl pomocí mikroskopu. Vous, jehož celková délka byla zhruba dva centimetry, se pak rozřezal na jednotlivé segmenty o délce pět milimetrů a ty byly tím vzorkem, který se posílal do nitra reaktoru. Pochopitelně bylo potřeba určit i přesnou hmotnost tohoto vzorku.
Jako další vzorky se studovaly i vzorky kostí v blízkosti nosních dírek. Ty byly slabě zabarveny do zelena a byla naděje, že se do nich dostal korodující materiál z umělého nosu, který Tycho Brahe nosil. Ten totiž při souboji v roce 1566 o špičku nosu přišel a nahradil ji umělou protézou. Použitý vzorek měl hmotnost zhruba pět miligramů. Byla tak zde možnost určit, z jakého konkrétního materiálu protéza byla.
| Zkoumání kosterních pozůstatků Zdroj: Jacob C. Ravn |
Metoda PIXE
Další metodou, která se využila k analýze ostatků Tychona Braha, byla metoda PIXE (Proton Induced X-ray Emission). V té se využívá svazek urychlených protonů. Protony při svém průletu ionizují atomy v látce vzorku. Vzniklé ionty v atomovém obalu pak obsahují díry po elektronech vyražených elektrickým polem protonu. Ty zaplňují elektrony z vnějších slupek elektronového obalu a vyzařují při přeskoku charakteristické rentgenové záření. Každý prvek má charakteristickou energii tohoto rentgenového záření a lze jej tak identifikovat. K detekci rentgenového záření se opět využívá polovodičový detektor.
| Fotografie sestavené kostry Tychona Braha. Zdroj: Jan Kučera |
V našem ústavu tuto metodu využívají kolegové z Oddělení neutronové fyziky. Ti používají urychlovač Tandetron 4130MC, který umožňuje kromě jiného vytvořit velice úzký svazek protonů. Jeho průměr je 1,5 mikrometru. Umožňuje tak skenovat velice detailně rozložení rtuti nebo dalších prvků ve vousu. Tato metoda se označuje jako mikroPIXE. Tím, že tak dostaneme velice detailní obraz rozložení prvku s vysokým rozlišením, lze odlišit i případné povrchové znečištění vousu. Analýzou vzorku získaných z ostatků Tychona Braha se zabývali kolegové ze skupiny vedené Vladimírem Havránkem. A jak je vidět i z fotografií, museli si s jemnými vzorky vousů opravdu vyhrát. Ty bylo potřeba upevnit do držáků a umístit do komory, kde je skenoval tenký svazek protonů. Získaly pak obrazy rozložení řady prvků včetně rtuti ve vousu.
|
Vzorek kosti odebrané z ostatků . Zdroj: Jan Kameník a Jan Kučera |
Závěry získané z analýzy
Rozbor analýzy vousů a kostí získaných z ostatků Tychona Braha přinesl řadu zajímavých výsledků, které vyřešily některé z otazníků okolo jeho života a smrti. Podívejme se na to, co se zjistilo.
Nejdůležitějším výsledkem je zjištění, že koncentrace rtuti ve vlasech nedosahuje hodnot, které by mohly být spojeny s otravou tímto prvkem. Jak je vidět i z ukázaného grafu, je koncentrace blízká současné střední hodnotě a pohybuje se v rozmezí běžných současných hodnot u normální populace. Maximální hodnota trochu překračuje současné běžné rozmezí, které je nejspíše vyšší než bylo ve středověku. Podrobnější analýzy vlasů z té doby však bohužel chybí. Objevuje se také pokles koncentrace rtuti v posledních týdnech před smrtí, zvláště silně v období posledních dvou týdnů před úmrtím, tedy v období intenzivní nemoci. Je tedy jasné, že se Tycho Brahe neotrávil rtutí. Jelikož se v jeho vousech našly i některé další kovy, které se používaly v tehdejších lécích, je možné, že mírně zvýšená hladina rtuti pochází z nich.
| Chomáček vousů, který posloužil k analýze. Zdroj: Jan Kameník a Jan Kučera |
Našlo se také nejpravděpodobnější vysvětlení výsledků předchozích dánských analýz vousů. Zjistilo se totiž, že textilie, které se v hrobu našly, byly nasyceny rtutí. Ta nejspíš byla použita za účelem balzamování a mohla způsobit povrchové znečištění vzorků vousů, které byly odebrány v roce 1901 a dostaly se k dánským vědcům.
Obsah rtuti ve vzorcích kostí je velmi nízký a odpovídá rozmezí přítomností rtuti v kosterních pozůstatcích ze středověkých hřbitovů v Dánsku. A to u lidí, kteří ve svém životě nepracovali a nepřicházeli do styku se rtutí. To bylo trochu překvapení, protože se ví, že Tycho Brahe se zabýval alchymií a alchymisté se rtutí pracovali. Je tak vidět, že byl při svých pokusech v této oblasti velice opatrný.
| Bylo potřeba najít vousy i s kořínky. Záběr z mikroskopu jeden takový kořínek vousu ukazuje. zdroj: Jan Kameník a Jan Kučera |
Podařilo se vyřešit otázku materiálu, ze kterého byla složena nosní protéza Tychona Braha. Analýzy skupiny Jana Kučery ukázala, že vzorky kostí znečištěné jejím korodujícím kovem obsahují vysoké koncentrace mědi a zinku zhruba ve stejném poměru, což ukazuje na to, že byla udělána z mosazi. Tedy ne ze slitiny zlata a stříbra či jiného vzácného kovu, jak se předpokládalo dříve.
Nálezy vylučují otravu rtutí, pochopitelně však nemohou vyloučit jiné typy otrav. I když, vzhledem k tomu, že při analýzách se zkoumala řada dalších prvků, byly případné typy možných použitých jedů značně omezeny. Je tak stále více pravděpodobné, že Tycho Brahe zemřel přirozenou smrtí spojenou nejspíše se selháním ledvin.
|
Záběr z mikroskopu na vous, kterému kořínek chybí. Zdroj: Jan Kameník a Jan Kučera |
Je třeba zmínit, že analýza dalších výsledků získaných studiem ostatků Tychona Braha ještě probíhá. Velmi zajímavé určitě budou výsledky počítačové tomografie kosterních pozůstatků a případná rekonstrukce jeho postavy a obličeje. Je vidět, že se máme na co těšit.
Popsaná analýza je jen jeden malý příklad prací, které dělají kolegové pro archeology a historiky. Část dalších jsem popisoval v článku pro Osla zmiňovaném již v úvodu. Možnosti se nyní rozšíří i díky projektu CANAM,https://canam.ujf.cas.cz/ který zlepší přístup českých i zahraničních uživatelů nejen k Tandetromu 1430MC v našem ústavu. Pracoviště si mohla nedávno prohlédnout i veřejnost v rámci dne otevřených dveří, během něhož areál řežských ústavů navštívilo přes 400 lidí.
Podrobnější informace o studiu ostatků Tychona Braha lze najít článku K. L. Rasmussena, J. Kučery a dalších, který vyjde v časopise Archeometry a je možné jej najít na internetu zde.
Poděkování: Děkuji velmi za podněty a diskuze kolegům Honzovi Kučerovi, Honzovi Kameníkovi a Vláďovi Havránkovi. A také za poskytnutí fotografií. Děkuji i řadě dalších kolegů, kteří se na výzkumech tohoto typu podílejí.
Jan Kučera a Jens Vellev na reaktoru LVR-15 v řežském areálu, který patří Centru výzkumu Řež a produkoval neutrony potřebné pro neutronovou aktivační analýzu. Zdroj Jacob C. Ravn | |
Z ploch píku ve spektru gama se určí intenzita radioaktivních rozpadů a z ní zastoupení hledaných těžkých kovů. Jan Kameník a Jan Kučera analyzují další vzorek. Zdroj: Jacob C. Ravn |
Ukázka obsahu rtuti ve dvou vousech Tychona Braha. Na ose x jsou dny před smrtí a na ose y koncentrace rtuti. V grafu je vyznačena také střední hodnota normálního obsahu rtuti (čerchovaná čára) a rozpětí normálních hodnot (tečkovaná čára) (zdroj článek v Archeometry – internetový odkaz na konci článku) |
Kolega Vladimír Havránek ukazuje Jensi Vellevovi vysledky skenů,
zobrazující po zpracování rozložení různých prvků ve vlasu.
Zdroj: Jacob C. Ravn | |
Tycho Brahe (14. prosince 1546, Knudstrup, Dánsko – 24. října 1601, Praha). Původně se jmenoval Tyge Ottesen Brahe, (nesprávně uváděný jako Tycho de Brahe), význačný dánský astronom, astrolog a alchymista a nejpřesnějšího pozorovatele hvězdné oblohy, jenž byl překonán až šedesát let po vynalezení dalekohledu, otráven nebyl. |
