Kaip prožektoriuje užklupti sulaužyto stiklo drožlės, nakties danguje žvaigždės atrodo apgaulingai pasyvios. Žvaigždžių paviršiaus temperatūra gali pasiekti 50 000 laipsnių Celsijaus daugiau nei dešimt kartų karščiau nei mūsų Saulė, o keliuose jos gali siekti daugiau nei milijoną laipsnių! Žvaigždėje esanti šiluma pasiekia dar aukštesnį lygį, kuris paprastai viršija kelis milijonus laipsnių - tiek, kad būtų galima atskirti atominius branduolius ir paversti juos naujo tipo medžiagomis. Mūsų atsitiktiniai žvilgsniai į viršų ne tik neatskleidžia šių ekstremalių sąlygų, bet ir tik parodo didžiulę egzistuojančių žvaigždžių įvairovę. Žvaigždės yra išdėstytos poromis, tripletais ir kvartetais. Kai kurie yra mažesni už Žemę, kiti yra didesni už visą mūsų Saulės sistemą. Kadangi net artimiausia žvaigždė yra nutolusi 26 trilijonus mylių, beveik viskas, ką mes apie jas žinome, įskaitant pateiktas paveikslėlyje, buvo nušviesta tik iš jų šviesos.
Šiandien mūsų technologija vis dar nepajėgi nukreipti žmogaus ar roboto į net artimiausią žvaigždę per tranzito laiką, kurio trukmė yra trumpesnė nei keli tūkstančiai metų. Todėl žvaigždės yra fiziškai neprieinamos dabar ir daugelį metų be precedento neturinčio proveržio kosminėje jėgainėje. Nepaisant to, kad aplankyti kalną nėra praktiška, buvo įmanoma ištirti tas kalno dalis, kurios mums buvo atsiųstos žvaigždės pavidalu. Beveik viskas, ką mes žinome apie žvaigždes, yra paremta technika, vadinama spektroskopija - šviesos ir kitų radiacijos formų analize.
Spektroskopijos pradžia kilo iš Izaoko Newtono, septynioliktojo amžiaus anglų matematiko ir mokslininko. Niutoną suintrigavo tuo metu keista mintis, kurią pasiūlė ankstesni mąstytojai, tokie kaip Rene Descartesas, kad balta šviesa sulaiko visas vaivorykštės spalvas. 1666 m. Niutonas eksperimentavo su stikliniu prizme, padarydamas mažą skylę vienoje iš jo langinių ir baltą kambario sieną. Kai šviesa iš skylės praėjo pro prizmę, ji, tarsi stebuklingai, pasklido į šiek tiek persidengiančių spalvų rinkinį: nuo raudonos iki violetinės. Jis pirmasis apibūdino tai kaip spektrą, kuris yra lotyniškas žodis apsireiškimas.
Astronomija ne iškart įtraukė Niutono atradimą. Dar aštuonioliktame amžiuje astronomai manė, kad žvaigždės yra tik planetų judėjimo fonas. Iš dalies tai buvo grindžiama plačiai paplitusiu netikėjimu, kad mokslas kada nors galėjo suprasti tikrąją žvaigždžių fizinę prigimtį dėl jų nutolimo atstumo. Tačiau visa tai pakeitė vokiečių optikas, vardu Josephas Fraunhoferis.
Praėjus penkeriems metams po prisijungimo prie Miuncheno optinės firmos, tuomet 24 metų „Fraunhofer“ tapo partneriu dėl savo įgūdžių stiklo gamyboje, lęšių šlifavimo ir projektavimo srityse. Jo siekimas idealių objektyvų, naudojamų teleskopuose ir kituose instrumentuose, paskatino jį eksperimentuoti su spektroskopija. 1814 m. Jis pastatė geodezinį teleskopą, prizmę tarp jo ir nedidelį saulės šviesos plyšį, tada žiūrėjo pro okuliarą ir stebėjo susidariusį spektrą. Jis stebėjo spalvų plitimą, kaip ir tikėjosi, tačiau pamatė ką kita - beveik nesuskaičiuojamą skaičių stiprių ir silpnų vertikalių linijų, kurios buvo tamsesnės nei likusios spalvos, o kai kurios pasirodė beveik juodos. Vėliau šios tamsiosios linijos bus žinomos kiekvienam fizikos studentui kaip Fraunhoferio absorbcijos linijos. Niutonas jų galbūt nebuvo matęs, nes jo eksperimente panaudota skylė buvo didesnė už Fraunhoferio plyšį.
Sužavėtas šių linijų ir, nors tai nebuvo jo instrumento artefaktai, Fraunhoferis juos įdėmiai tyrinėjo. Laikui bėgant jis nubrėžė daugiau nei 600 linijų (šiandien jų yra apie 20 000), tada atkreipė dėmesį į Mėnulį ir artimiausias planetas. Jis nustatė, kad linijos buvo tapačios, ir padarė išvadą, kad mėnulis ir planetos atspindėjo saulės šviesą. Toliau jis studijavo Sirių, bet nustatė, kad žvaigždės spektras buvo kitoks. Po to kiekviena stebima žvaigždė turėjo unikalų tamsių vertikalių linijų rinkinį, išskiriantį vieną iš kitų kaip pirštų atspaudą. Šio proceso metu jis nepaprastai patobulino prietaisą, žinomą kaip difrakcijos groteles, kuris galėtų būti naudojamas vietoje prizmės. Jo patobulintos grotelės davė kur kas detalesnius spektrus nei prizmę ir leido jam sudaryti tamsių linijų žemėlapius.
Fraunhoferis išbandė savo spektroskopus - vėliau sugalvotą terminą - stebėdamas dujų liepsnos šviesą ir nustatydamas atsiradusias spektrines linijas. Tačiau šios linijos nebuvo tamsios - jos buvo ryškios, nes atsirado iš medžiagos, kuri buvo įkaitinta iki kaitrinės. Fraunhoferis atkreipė dėmesį į tamsių linijų ir Saulės spektro porų pozicijų sutapimą su ryškių linijų pora iš laboratorijos liepsnos ir spėliojo, kad tamsiąsias linijas gali sukelti tam tikros šviesos nebuvimas, tarsi Saulė (ir kitos žvaigždės) apiplėšė savo siaurų spalvų juostelių spektrus.
Tamsiosios linijos paslaptis nebuvo išspręsta maždaug iki 1859 m., Kai Gustavas Kirchhoffas ir Robertas Bunsenas atliko eksperimentus, siekdami nustatyti chemines medžiagas pagal jų spalvą, kai jos sudegė. Kirchhofas pasiūlė Bunsenui naudoti aiškiausio atskyrimo metodą kaip spektroskopą ir netrukus tapo akivaizdu, kad kiekvienas cheminis elementas turi unikalų spektrą. Pavyzdžiui, „Sodium“ pagamino linijas, kurias „Fraunhofer“ pirmą kartą pastebėjo kelerius metus anksčiau.
Kirchhofas toliau teisingai suprato tamsias saulės ir žvaigždžių spektro linijas: šviesa iš saulės ar žvaigždė praeina pro supančią vėsesnių dujų atmosferą. Šios dujos, tokios kaip natrio garai, sugeria būdingą bangos ilgį iš šviesos ir sukuria tamsias linijas, pirmą kartą pastebėtas Fraunhoferio anksčiau to amžiaus. Tai atrado kosminės chemijos kodą.
Vėliau Kirchoffas iššifravo saulės atmosferos sudėtį, nustatydamas ne tik natrį, bet ir geležį, kalcį, magnį, nikelį ir chromą. Po kelerių metų, 1895 m., Saulės užtemimą stebintys astronomai patvirtins elemento, kuris dar nebuvo aptiktas žemės helyje, spektrines linijas.
Toliau tęsdami detektyvų darbą, astronomai išsiaiškino, kad spektroskopų pagalba jie tyrinėjo spinduliuotę už žinomų matomų spalvų, viršijančių elektromagnetines sritis, kurių mūsų akys negali suvokti. Šiandien didžioji dalis profesionalių astronomų dėmesį patraukiančių darbų yra ne dėl giluminių kosminių objektų vaizdinių ypatybių, bet pagal jų spektro pobūdį. Pavyzdžiui, praktiškai visos naujai rastos papildomos saulės planetos buvo aptiktos analizuojant žvaigždžių spektro poslinkius, kurie įeina, skriejant aplink savo pagrindinę žvaigždę.
Didžiuliai teleskopai, žymintys Žemės rutulį labai atokiose vietose, retai naudojami su okuliaru ir retai fotografuoja, kaip antai tas, kuris įtrauktas į šią diskusiją. Kai kurių iš šių instrumentų veidrodinis skersmuo viršija 30 pėdų, o kitų, dar projektavimo ir finansavimo etapuose, šviesos surinkimo paviršiai gali viršyti 100 metrų! Apskritai, visi jie, esantys ir braižybos lentoje, yra optimizuoti, kad surinktų ir išskaidytų jų sukauptą šviesą, naudodami sudėtingus spektroskopus.
Šiuo metu daugelį gražiausių giliųjų kosminių vaizdų, kaip antai tas, kuris rodomas čia, gamina gabūs astronomijos mėgėjai, kuriuos traukia grožio objektai, dreifuojantys visoje gilumoje. Apsiginklavę jautriais skaitmeniniais fotoaparatais ir nepaprastai tiksliais, tačiau kukliais optiniais instrumentais, jie ir toliau yra įkvėpimo šaltinis visame pasaulyje, kurie dalijasi savo aistra.
Šių metų rugpjūčio mėn. Spalvotą paveikslėlį viršutiniame dešiniajame kampe sukūrė Danas Kovas iš savo privačios observatorijos. Jame vaizduojama scena, esanti šiaurinio žvaigždyno Cygnus kryptimi. Ši sudėtinga molekulinio vandenilio ir dulkių masė yra maždaug 4000 šviesmečių nuo Žemės. Didžiąją dalį šviesos, matomos pagrindinėje šio ūko dalyje, sukuria didžiulė ryški žvaigždė, esanti netoli jo centro. Plataus kampo, ilgos ekspozicijos nuotraukos rodo, kad ūkas yra labai platus - iš esmės didžiulė tarpžvaigždinių dulkių upė.
Šis paveikslėlis buvo pagamintas naudojant šešių colių apokromatinį refraktorių ir 3,5 megapikselio astronominę kamerą. Vaizdas parodo beveik 13 valandų ekspozicijos.
Ar turite nuotraukų, kuriomis norėtumėte pasidalinti? Paskelbkite juos „Space Magazine“ astrofotografijos forume arba nusiųskite el. Paštu, ir mes galime juos paskelbti „Space Magazine“.
Parašė R. Jay GaBany
