Idite na javno mjesto na kojemu se okupljaju ljudi, poput pločnika u središtu gužve u centru grada ili u vikend šoping centru, i brzo ćete primijetiti da je svaka osoba pojedinac s različitim karakteristikama, na primjer, svojom visinom, težinom i izgledom. Svaka se razlikuje po veličini, obliku, dobi i boji. Postoji još jedna osobina koja se na prvi pogled primjećuje - svaka zvijezda ima jedinstven sjaj.
Već 120. godine prije Krista grčki su astronomi zvijezde svrstali u kategorije prema njihovom sjaju - prvi je to učinio Hipparchus. Iako o njegovom životu znamo vrlo malo, on se ipak smatra jednim od najutjecajnijih astronoma Antike. Prije više od dvije tisuće godina izračunao je trajanje od jedne godine do unutar 6,5 minuta. Otkrio je precesiju ekvinocija, predvidio gdje i kada pomrčine Mjeseca i Sunca i precizno izmjerio udaljenost od Zemlje do Mjeseca. Hipparchus je bio i otac trigonometrije, a njegov je katalog prikazao između 850-100 zvijezda, koje su se identificirale po položaju te ih rangirao prema njihovoj svjetlini s ljestvicom od jedne do šest. Najljepše zvijezde opisane su kao prve veličine, a one koje su se činile nevidljivim očima proglašene su šestim. Njegove klasifikacije temeljile su se na opažanjima golim okom, stoga je bila jednostavna, ali je kasnije uključena i proširena u Ptolomejevim Almagest koji je postao standard koji se koristio u narednih 1.400 godina. Primjerice, Kopernik, Kepler, Galileo, Newton i Halley bili su poznati i prihvatili su ga.
Naravno, u doba Hipparha nije bilo dvoglera ili teleskopa i potrebno je oštar vid i dobre uvjete za promatranje da bi se opazile zvijezde na šestoj magnitude. Lagano zagađenje koje je proširivo u većini većih gradova i okolnih metropola danas ograničava gledanje slabih objekata na noćnom nebu. Na primjer, promatrači na mnogim prigradskim lokacijama mogu vidjeti samo zvijezde treće do četvrte magnitude - u najboljim noćima, peta magnitude može biti vidljiva. Iako se gubitak jedne ili dvije veličine ne čini mnogo, uzmite u obzir da se broj vidljivih zvijezda naglo povećava sa svakim kretanjem prema ljestvici. Razlika između svijetlog zagađenog neba i tamnog neba zadivljuje!
Sredinom 19. stoljeća tehnologija je dosegla točnost da je stara metoda procjenjivanja zvijezde aproksimacijom prepreka istraživanju. Do tada je niz instrumenata koji se koriste za proučavanje neba uključivao ne samo teleskop, već i spektroskop i kameru. Ovi su uređaji postigli velik napredak u odnosu na ručno napisane bilješke, skice na okularima i zaključke izvedene iz sjećanja prethodnih vizualnih opažanja. Uz to, budući da su teleskopi sposobni prikupiti više svjetla koje ljudsko oko može prikupiti, znanost je znala, od Galileovih prvih teleskopskih opažanja, da su zvijezde mnogo blijeđe nego što su ljudi sumnjali kad je izumljena skala magnitude. Stoga je sve više prihvaćalo da su zadaci svjetline predani iz antike previše subjektivni. Ali umjesto da ga napuste, astronomi su ga odlučili prilagoditi tako što su matematički diferencirali svjetlinu zvijezda.
Norman Robert Pogson bio je britanski astronom, rođen u Nottinghamu, u Engleskoj, 23. ožujka 1829. Pogson je u ranoj dobi izložio svoju vještinu složenim proračunima računajući orbite dva kometa u vremenu kad je imao samo 18 godina. Tijekom karijere astronoma u Oxfordu i kasnije u Indiji otkrio je osam asteroida i dvadeset i jednu promjenjivu zvijezdu. No njegov je najznačajniji doprinos znanosti bio sustav koji je mogao količinski odrediti točnu zvjezdanu svjetlinu. Pogson je bio prvi koji je primijetio da su zvijezde prve veličine bile stotinu puta sjajnije od zvijezda šeste veličine. 1856. predložio je da ovo treba prihvatiti kao novi standard kako bi svaki pad veličine smanjio vrijednost prethodnog u stopu jednakom petom korjenu 100 ili oko 2.512. Pogson, Aldebaran i Altair Pogson su odredili s jačinom od 2,0, a sve ostale zvijezde su bile uspoređene s tim u njegovom sustavu i od tri, Polaris je bio referentna zvijezda. Nažalost, astronomi su kasnije otkrili da je Polaris neznatno promjenjiv, pa su Veginu sjaj zamijenili kao osnovnu crtu za svjetlinu. Svakako treba napomenuti da je Vega od tada zamijenjena složenijom matematičkom nultu točku.
Dodjeljivanje vrijednosti intenziteta zvijezdama između prve i šeste magnitude temeljilo se na, tada, prevladavajućem uvjerenju da je oko osjetilo razlike u svjetlini na logaritamskoj skali - znanstvenici su u to vrijeme vjerovali da veličina zvijezde nije izravno proporcionalna stvarna količina energije koju je oko primilo. Pretpostavili su da se čini da se zvijezda veličine 4 nalazi na pola puta između sjaja zvijezde magnitude 3 i jedne s magnitudom 5. Sada znamo da to nije istina. Osjetljivost oka nije baš logaritamska - ona slijedi Stevenovu krivulju zakona moći.
Bez obzira na to, Pogsonov omjer postao je standardna metoda dodjeljivanja veličine koja se temelji na prividnoj svjetlini zvijezda viđenih sa Zemlje i vremenom, kako su se instrumenti poboljšavali, astronomi su mogli dalje usavršavati svoje oznake tako da su postale moguće i frakcijske veličine.
Kao što je ranije spomenuto, bilo je poznato da je Svemir bio ispunjen zvijezdama blijeđe nego što je oko moglo opažati još od Galilejevih vremena. Bilježnice velikog astronoma pune su reference zvijezda sedme i osme veličine koje je otkrio. Tako je Pogsonov omjer proširen i na one koji su bili zatamnjeni i od šeste magnitude. Na primjer, nepomoćno oko ima pristup oko 6.000 zvijezda (ali malo ga ljudi ikad vidi zbog noćnog lukavog sjaja i potrebe da se promatra kroz razdoblje od nekoliko mjeseci). Obični dvogled veličine 10X50 povećaće svjetlost oka oko pedeset puta, proširiti će se broj zvijezda koje se mogu vidjeti na oko 50 000 i omogućiti promatraču da uoči objekte devete veličine. Skromni šest inčni teleskop još više će povećati vid otkrivanjem zvijezda do dvanaeste veličine - to je oko 475 slabije nego što jedno oko ne može otkriti. Otprilike 60.000 nebeskih meta može se promatrati pomoću ovog instrumenta.
Veliki 200-inčni teleskop Hale na brdu Palomar, dugački najveći teleskop na Zemlji dok ga novi instrumenti nisu nadmašili u posljednjih dvadeset godina, mogao bi ponuditi vizualne poglede do dvadesete veličine - što je oko milion puta slabije od nepomoćnog vida. Nažalost, i ovaj teleskop nije opremljen za izravno promatranje - nije došao s nosačem okulara, a kao i svaki drugi veliki teleskop danas, to je u stvari gigantski objektiv fotoaparata. Svemirski teleskop Hubble u niskoj zemljinoj orbiti može fotografirati zvijezde magnitude dvadeset i devete. Ovo predstavlja trenutni rub vidljivog Univerzuma čovječanstva - oko dvadeset i pet milijardi puta slabiji od normalne ljudske percepcije! Nevjerojatno, ogromni teleskopi su na ploči za crtanje i financiraju se, pri čemu se svjetlosno skupljanje ogledalo veličine nogometnih igrališta, što će omogućiti uvid u predmete na visini od trideset osme! Špekulira se da bi nas ovo moglo odvesti u samu zoru stvaranja!
S Vegom koja predstavlja početnu točku za određivanje veličine, trebalo je učiniti i nešto svjetlijih predmeta. Na primjer, osam zvijezda, nekoliko planeta, Mjesec i Sunce (sve) zasjenjuju Vegu. Budući da se upotreba većeg broja odnosila na objekte slabijeg golim očima, činilo se prikladnim da se nula i negativni brojevi mogu upotrijebiti za one koji su svjetliji od Vege. Stoga se kaže da sunce sija magnitudom -26,8, a puni Mjesec na -12. Sirius, najsjajnija zvijezda viđena s našeg planeta, dobila je magnitudu -1,5.
Ovaj je dogovor ustrajao jer kombinira točnost i fleksibilnost da bi se s velikom preciznošću opisala prividna svjetlina svega što možemo vidjeti na nebesima.
Međutim, sjaj zvijezda može obmanjivati. Neke se zvijezde prikazuju svjetlije jer su bliže Zemlji, oslobađaju neobično velike količine energije ili imaju boju koju naše oči opažaju s većom ili manjom osjetljivošću. Stoga astronomi imaju i zaseban sustav koji opisuje sjaj zvijezda na osnovu toga kako će se one pojaviti sa standardne udaljenosti - oko 33 svjetlosne godine - nazvane apsolutnom veličinom. To uklanja učinke razdvajanja zvijezde od našeg planeta, njegovu unutarnju svjetlinu i boju iz jednadžbe prividne veličine.
Da bi zaključili apsolutnu veličinu zvijezde, astronomi moraju prvo razumjeti njezinu stvarnu udaljenost. Nekoliko je metoda koje su se pokazale korisnima, od kojih se najčešće koristi paralaksa. Ako prst držite prema gore na duljini ruku, a zatim pomaknite glavu s jedne na drugu stranu, primijetit ćete da prst pomiče svoj položaj u odnosu na predmete u pozadini. Taj je pomak jednostavan primjer paralakse. Astronomi ga koriste za mjerenje zvjezdanih udaljenosti mjerenjem položaja objekta prema pozadinskim zvijezdama kada je Zemlja s jedne strane svoje orbite u odnosu na drugu. Primjenom trigonometrije astronomi mogu izračunati udaljenost objekta. Kad se to shvati, drugi proračun može procijeniti njegovu prividnu svjetlinu u 33 svjetlosne godine.
Rezultat je znatiželjnih promjena rasporeda veličine. Na primjer, naša se apsolutna veličina Sunca smanjuje na samo 4,83. Alpha Centauri, jedan od naših najbližih zvjezdanih susjeda, sličan je s apsolutnom magnitudom od 4,1. Zanimljivo je da Rigel, svijetla, bijelo-plava zvijezda koja predstavlja desno stopalo lovca u sazviježđu Oriona, svijetli prividnom magnitude od oko nule, ali apsolutnom veličinom od -7. To znači da je Rigel desecima tisuća puta svjetliji od našeg Sunca.
Ovo je jedan način na koji su astronomi naučili o pravoj prirodi zvijezda iako su vrlo udaljene!
Galileo nije bio posljednji veliki talijanski astronom. Iako je vjerojatno najpoznatiji, moderna Italija obiluje tisućama profesionalnih i nadarenih astronoma amatera svjetske klase koji su uključeni u istraživanje i fotografiranje svemira. Na primjer, veličanstvenu sliku koja prati ovu raspravu stvorio je Giovanni Benintende s deset inčnim teleskopom Ritchey-Chretien i astronomskom kamerom od 3,5 megapiksela s svog promatračkog mjesta na Siciliji 23. rujna 2006. Slika prikazuje eteričnu maglu , označeno Van den Bergh 152. U smjeru je zviježđa Cefej, smještenog oko 1400 svjetlosnih godina od Zemlje. Budući da samo sjaji slaboj magnitude 20 (što biste sada trebali procijeniti kao izuzetno slabu!), Giovanni je trebao 3,5 sata izloženosti da uhvati ovaj čudesan prizor.
Oblačnost prekrasnu nijansu proizvodi sjajna zvijezda, blizu vrha. Mikroskopska zrnca prašine unutar maglice dovoljno su mala da odražavaju kraće valne duljine zvijezde, koje se kreću prema plavom dijelu spektra boja. Duže valne duljine, koje teže crvenoj boji, jednostavno prolaze. To je također analogno tome što je naše zemaljsko nebo plavo. Upečatljivi efekt pozadinskog osvjetljenja je vrlo stvaran i dolazi od kombiniranog zvjezdanog svjetla naše Galaksije!
Imate li fotografije koje želite podijeliti? Pošaljite ih na astrofotografski forum Space Magazine ili ih pošaljite e-poštom, a možda ćemo ih naći i u Space Magazinu.
Napisao R. Jay GaBany
