U lipnju 1889., otprilike godinu dana prije njegove prerane smrti, sjajni nizozemski post-impresionist Vincent Van Gogh besno je dovršio Zvjezdana noć tijekom boravka u samostanu Saint-Paul de Mausole, mentalnom azilu smještenom u južnoj Francuskoj. Slika prikazuje skromno selo smješteno između plave tišine valovitih brežuljaka i čarobnog neba ispunjenog oblacima u obliku kometa i zvijezdama voznih kola u veličini Ferris kotača. Iako je Van Gogh tijekom života prodao samo jednu sliku, ovo neprocjenjivo umjetničko djelo postalo je ikona. U njemu je zarobio djetinjasto čuđenje koje odrasli mogu prepoznati po onome tko nije stajao vani i kojega su zasijale zvijezde koje svjetlucaju iznad glave. Prekrasne slike iz svemira mogu izazvati slična uzbuđenja astronomskih entuzijasta. Međutim, fotografi koji ih proizvode više zanimaju zvijezde kad su mirni.
Zvjezdana noć (1889.) nije jedina slika koju je stvorio Van Gogh s prikazom noćne nebeske građe. Zapravo mu ovo platno nije bilo najdraže jer nije bilo tako realistično kao što je prvotno zamislio. Na primjer, godinu dana ranije producirao je Zvjezdana noć nad Ronom (1888.) i Noćna terasa (1888). Oboje imaju zajedničke elemente, ali svaki je također jedinstven - ranije verzije uključuju ljude i zvijezde, na primjer, smanjuju ulogu. Bez obzira na to, sva tri djela očarala su milijune i svakog dana stotine ljubitelja umjetnosti okupljaju se oko njih, u svojim muzejima, praveći osobne interpretacije sebi i drugima koji će ih slušati.
Zanimljivo je da ono što umjetnost čini pamtljivim može dovesti i do zaboravljivih astronomskih slika. Konkretnije, sjajan vatromet na svakoj Van Goghovoj slici predstavlja zvijezde koje svjetlucaju i svjetlucaju.
Živimo na dnu oceana plinova koji su prvenstveno sastavljeni od dušika (78%), kisika (21%) i argona (1%) plus mnoštva drugih komponenti, uključujući vodu (0 - 7%), "stakleničke" plinove ili ozon (0 - 0,01%) i ugljični dioksid (0,01-0,1%). Proteže se od površine Zemlje do visine od oko 560 milja. Gledano sa zemljine orbite, naša atmosfera se pojavljuje kao meko plavi sjaj tik iznad horizonta našeg planeta. Svako što opažamo da postoji izvan našeg planeta - Sunce, Mjesec, obližnji planeti, zvijezde i sve ostalo, promatra se kroz ovaj interventni medij koji nazivamo atmosferom.
Stalno je u pokretu, mijenja gustoću i sastav. Gustina atmosfere se povećava kako se približava Zemljinoj površini, iako to uopće nije jednolično. Djeluje i kao prizma kad svjetlost prolazi. Na primjer, svjetlosne zrake su zakrivljene kada prolaze kroz područja različite temperature, savijajući se prema hladnijem zraku, jer je gušće. Kako se topli zrak diže, a hladniji zrak spušta, zrak ostaje turbulentan i stoga svjetlosne zrake iz prostora stalno mijenjaju smjer. Mi ove promjene vidimo kao svjetlucanje zvijezda.
Bliži zemljani, hladniji ili topliji vjetrovi koji pušu vodoravno također mogu stvoriti brze promjene gustoće zraka koje nasumično mijenjaju put kojim svjetlost prolazi. Dakle, vjetrovi koji pušu iz četiri ugla pridonose i zvijezde da skaču. No, zrak također može uzrokovati da zvijezde brzo preusmjere fokus, uzrokujući tako da se iznenada priguše, posvijetle ili promijene boju. Taj se efekt naziva scintilacija.
Zanimljivo je da zrak može biti u pokretu, iako ne možemo osjetiti povjetarac - vjetrove sile visoko iznad naših glava također mogu uzrokovati da se zvijezde trese. Na primjer, mlazni tok, pojas relativno uskih globus struja smještenih oko šest do devet milja gore, neprestano mijenja svoje mjesto. Obično puše od zapada prema istoku, ali njegov relativni položaj sjever-jug i dalje ostaje u stalnoj izmjeni. To može dovesti do vrlo nestabilnih atmosferskih uvjeta koji se ne mogu osjetiti na zemlji, ali mlazni tok će proizvesti nebo ispunjeno svjetlucavima ako teče iznad vaše lokacije!
Budući da su planeti bliži zvijezdama, njihova se veličina može promatrati kao disk veći od loma loma uzrokovanog turbulencijom vjetra. Stoga rijetko trepere ili to rade samo u ekstremnim uvjetima. Na primjer, i zvijezde i planete se promatraju kroz mnogo deblje slojeve atmosfere kada su blizu horizonta, nego kad su iznad njih. Stoga će oboje svjetlucati i plesati dok se dižu ili postavljaju jer im svjetlost prolazi kroz mnogo gušće količine zraka. Sličan učinak pojavljuje se i pri gledanju svjetla dalekog grada.
Treperenje koje vidimo noći oko zvijezda povećan je stotinama puta teleskopom. Zapravo, cvrkut može ozbiljno smanjiti učinkovitost ovih instrumenata jer sve što se može promatrati nisu u fokusu, nasumično se kreću mrlje svjetlosti. Uzmite u obzir da je većina astronomskih fotografija nastala držanjem zatvarača kamere otvorenim nekoliko minuta ili sati. Baš kao što trebate podsjetiti da vaš subjekt miruje dok fotografirate, astronomi žele da zvijezde ostanu nepomične i ako im se i fotografije razmazuju. Jedan od razloga da se opservatorije nalaze na vrhovima planina je smanjenje količine zraka kroz koji teleskopi moraju prodirati.
Astronomi utječu na atmosferske turbulencije kao gledanje, Oni mogu mjeriti njegov utjecaj na njihov pogled na prostor izračunavanjem promjera fotografskih zvijezda. Na primjer, ako bi se slika zvijezde mogla fotografirati s trenutačnim izlaganjem, zvijezda bi se teoretski mogla pojaviti kao jedna točka svjetlosti jer do danas nijedan teleskop ne može razriješiti stvarni disk zvijezde. No, snimanje zvijezdanih slika zahtijeva dugo izlaganje i dok je zatvarač fotoaparata otvoren, svjetlucanje i škljocanje uzrokovat će da zvijezda pleše uokolo, plus pomaknuti se i izoštriti. Budući da su njegove giracije slučajne, zvijezda će nastojati stvoriti okrugli uzorak koji je simetričan na svim stranama njegova stvarnog položaja u sredini.
To možete sami pokazati ako imate trenutak i znatiželjni ste. Na primjer, ako uzmete olovku ili čarobni marker vezan kratkim žicama za pin koji se zaglavi u komadu kartona ili vrlo teškom papiru, a zatim pomičite pisaći instrument bez uklanjanja igle, s vremenom biste stvorili nešto što izgleda otprilike kao krug. Vaš će kružni doodle rezultirati jer žica ograničava vašu maksimalnu udaljenost od središnjeg klina. Što je dulji niz, krug je veći. Zvijezde se ponašaju tako što im je svjetlo zabilježeno na fotografiji dugog izlaganja. Dobar vid stvara kratki optički niz (loše gledanje produžuje žicu), pravo mjesto zvijezde postaje središnji igla, a zvijezda se ponaša kao pisaći instrument čije svjetlo ostavlja trag na čipu slike. Dakle, što je slabije viđenje i što više plesa tijekom izlaganja, to je veći disk koji se pojavljuje na završnoj slici.
Dakle, loš vid će uzrokovati da se veličine zvijezda prikazuju na većim fotografijama od onih snimljenih tijekom dobrog gledanja. Videnja mjerenja nazivaju se polovina maksimalne širine ili FWHM, To je referenca na najbolju moguću kutnu razlučivost koja se može postići optičkim instrumentom u slici duge ekspozicije i odgovara promjeru veličine zvijezde. Najbolje viđenje pružit će FWHM promjer od oko četiri (ar .4) arcsekunde. Ali za to bi trebali biti smješteni na opservatoriju na visokoj visini ili na malom otoku, poput Havaja ili La Palme. Čak i samo na tim lokacijama rijetko se vidi ovaj tip vrlo kvalitetne slike.
Amaterski astronomi također su zabrinuti zbog viđenja. Uobičajeno, amaterski moraju tolerirati viđenje uvjeta koji su stotine puta lošiji od najboljih promatranih iz udaljenih astronomskih postrojenja. To je poput usporedbe graška s bejzbolom u najekstremnijim slučajevima. Zbog toga se na nebeskim amaterskim fotografijama nalaze zvijezde mnogo većega promjera od onih iz profesionalnih opservatorija, posebno kada astronomi u dvorištu koriste teleskope s velikim žarišnim duljinama. Također se može prepoznati po širokom polju, kratke žarišne duljine, neprofesionalnih slika kada ih povećavate ili proučavate povećalom.
Amateri mogu poduzeti korake da poboljšaju svoj vid uklanjanjem temperaturne razlike između lokalnih izvora topline i zraka iznad svojih teleskopa. Na primjer, amateri često spremaju svoje instrumente vani neposredno nakon zalaska sunca i puste da staklo, plastika i metal u njima postanu jednaki temperaturi kao i okolni zrak. Nedavna istraživanja su također pokazala da se mnogi problemi s viđenjem počinju upravo iznad primarnog ogledala teleskopa. Dokazano je da konstantna, nježna struja zraka koja prolazi iznad primarnog zrcala značajno poboljšava teleskopski vid. Sprječavanje podizanja tjelesne topline ispred teleskopa također pomaže i smještanje instrumenta na termički prihvatljiv način, poput otvorenog polja trave, može proizvesti iznenađujuće rezultate. Teleskopi s otvorenim stranama također su superiorni onima s primarnim ogledalima na dnu cijevi.
Profesionalni astronomi također vide strategije poboljšanja. Ali njihova su rješenja obično skupa i guraju omot moderne tehnologije. Na primjer, budući da atmosfera neizbježno stvara loše vidljivost, nije više razmišljati o postavljanju teleskopa iznad njega u Zemljinu orbitu. Zbog toga je svemirski teleskop Hubble konstruiran i lansiran iz rta Canaveral na svemirski šatl Izazivač u travnju 1990. Iako je primarno ogledalo promjera svega stotinu inča, on daje oštrije slike koje bilo koji teleskop nalazi na Zemlji, bez obzira na njihovu veličinu. U stvari, slike Hubble svemirskog teleskopa su mjerilo prema kojem se mjere sve ostale teleskopske slike. Zašto su tako oštri? Ako ne vidite slike, Hubble utječe na slike.
Tehnologija se značajno poboljšala nakon što je Hubble svemirski teleskop stavljen u upotrebu. Tijekom interventnih godina od njegovog pokretanja, američka je vlada razvrstala njihovu metodu za izoštravanje vida špijunskih satelita koji vode tabulator na Zemlju. Zove se adaptivna optika i stvorila je revoluciju u astronomskim slikama.
Učinci gledanja mogu se umanjiti ako gurnete teleskop ili promijenite fokus u točno suprotnom smjeru od neprijatelja uzrokovanih atmosferom. Za to su potrebna računala brze brzine, suptilni servo motori i optika koja je fleksibilna. Sve je to bilo moguće tijekom devedesetih. Postoje dvije osnovne profesionalne strategije za smanjenje učinaka lošeg vida. Jedna mijenja krivulju primarnog zrcala, a druga pomiče put svjetlosti koji dopire do kamere. Obojica se oslanjaju na praćenje referentne zvijezde u blizini položaja koje astronom promatra i primjećujući kako utjecaj na referencu utječe na brza računala i servomotori mogu uvesti optičke promjene na glavnom teleskopu. Nova generacija velikih teleskopa je u fazi izrade ili izgradnje koja će omogućiti prizemnim instrumentima za snimanje svemirskih slika koje su konkurentni Hubble teleskopu.
Jedna metoda sadrži stotine malih mehaničkih klipova smještenih ispod i raspoređenih po stražnjoj strani relativno tankog primarnog zrcala. Svaka klipnjača gurne stražnju stranu ogledala toliko da se njegov oblik dovoljno promijeni da se promatrana zvijezda vrati u mrtvo središte i u savršen fokus. Drugi pristup koji se koristi kod profesionalnih teleskopa je malo manje kompliciran. Uvodi malo fleksibilno ogledalo ili leće smješteno u blizini kamere gdje je svjetlosni konus relativno mali i koncentriran. Prevrtanjem ili naginjanjem malog ogledala ili leće u suprotnom smjeru sa svjetlucanjem referentne zvijezde, vidljivi problemi mogu se otkloniti. Optičke prilagodbe koje bilo koje rješenje iniciraju izvode se stalno tijekom sesije promatranja i svaka promjena se događa u djeliću sekunde. Zbog uspjeha ovih tehnologija, ogromni zemaljski teleskopi sada se smatraju mogućim. Astronomi i inženjeri predviđaju teleskope sa površinama za prikupljanje svjetla, velikim poput nogometnih igrališta!
Zanimljivo je da i astronomi amateri imaju pristup jednostavnoj adaptivnoj optiki. Jedna tvrtka sa sjedištem u Santa Barbari u Kaliforniji pionir je razvila jedinicu koja može umanjiti efekte loših viđenja ili pogrešno postavljenih nosača teleskopa. Tvrtki adaptivni optički uređaji djeluju zajedno sa svojim astronomskim kamerama i koriste malo ogledalo ili leće za prebacivanje svjetlosti do dosega u čipiranje za slike.
Astronom Frank Barnes III također je bio zabrinut kad je vidio kada je stvorio ovu upečatljivu sliku zvjezdane nakupine i maglice koja se nalazi u zviježđu Kasiopeja. To je mali dio maglice Duša, koja je u J.L.E. označena kao IC 1848. Dreyerov drugi najznačajniji kataloški indeks (IC) (objavljen 1908. kao dodatak izvornim kompilacijama Nove opće i prve stranice).
Frank je izvijestio da su mu viđenje povoljne i stvorio je zvijezde veličine FWHM-a od 1,7 do 2,3 ″ tijekom svakog od njegovih trideset i trideset minuta izloženosti. Zabilježite veličinu zvijezda na ovoj slici - vrlo su male i uske. Ovo je potvrda relativno dobrog viđenja!
Usput, boje na ovoj slici su umjetne. Kao i mnogi astronomi koje muči lokalno noćno zagađenje svjetlom, i Frank je izložio svoje slike posebnim filtrima koji samo dopuštaju da svjetlost koju emitiraju određeni elementi dospijeva u detektor njegove kamere. U ovom primjeru, crvena predstavlja natrij, zelena identificira vodik, a plava otkriva prisutnost kisika. Ukratko, ova slika pokazuje ne samo kako izgleda ova regija u svemiru, već i od čega je načinjena.
Također je primjetno da je Frank stvorio ovu izvanrednu sliku koristeći astronomsku kameru od 6,3 megapiksela i 16-inčni teleskop Ritchey-Chretien između 2. i 4. listopada 2006. godine.
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
