Junija leta 1889, približno eno leto pred svojo prezgodnjo smrtjo, je briljantni nizozemski postimpresionist Vincent Van Gogh besno dokončal Zvezdna noč med bivanjem v samostanu Saint-Paul de Mausole, duševnem azilu, ki se nahaja v južni Franciji. Slika prikazuje skromno vas, umeščeno med modro tišino valovitih hribov in čarobno nebo, napolnjeno z oblaki v obliki kometov in zvezdicami, ki jih obarvajo kolesi, velikosti Ferrisovih koles. Čeprav je Van Gogh v življenju prodal le eno sliko, je to neprecenljivo umetniško delo postalo ikona. V njem je ujel otroško čudo, ki ga odrasli lahko prepoznajo po tistem, ki ni stal zunaj in so ga zasijale utripajoče zvezde, ki so praznovale nad glavo. Čudovite slike iz vesolja lahko vzbujajo podobno navdušenje astronomskih navdušencev. Vendar pa fotografi, ki jih izdelujejo, bolj zanimajo zvezde, ko so mirni.
Zvezdna noč (1889) ni bila edina slika, ki jo je Van Gogh ustvaril z nočno nebo. Pravzaprav mu to platno ni bilo najljubše, saj ni bilo tako realistično, kot je bil prvotno načrtovan. Na primer, eno leto prej je produciral Zvezdna noč nad Rono (1888) in Kavarna terasa ponoči (1888). Obe imata skupne elemente, vendar sta vsaka tudi edinstvena - starejše različice vključujejo na primer ljudi in zvezde prevzamejo zmanjšano vlogo. Kljub temu so vsa tri dela očarala milijone in vsak dan na stotine ljubiteljev umetnosti se množi okoli njih v svojih muzejih in osebno interpretira sebe in druge, ki jih bodo poslušali.
Zanimivo je, da tisto, kar spominja na umetnost, lahko privede tudi do pozabljivih astronomskih podob. Natančneje, bleščeči ognjemet na vsaki Van Goghovi sliki predstavlja zvezde, ki blestijo in utripajo.
Živimo na dnu oceana plinov, sestavljenih predvsem iz dušika (78%), kisika (21%) in argona (1%), ter številnih drugih sestavnih delov, vključno z vodo (0 - 7%), "toplogrednih" plinov ali ozona (0,01%) in ogljikovega dioksida (0,01-0,1%). Razprostira se od površine Zemlje navzgor do višine približno 560 milj. Če gledamo z Zemljine orbite, se naše ozračje kaže kot mehko modro sijaj tik nad obzorjem našega planeta. Vsako stvar, ki jo opazimo zunaj našega planeta - Sonce, Luna, bližnji planeti, zvezde in vse drugo, gledamo skozi ta interventni medij, ki mu pravimo ozračje.
Nenehno je v gibanju, spreminja gostoto in sestavo. Gostota atmosfere narašča, ko se približuje Zemljinemu površju, čeprav to sploh ni enotno. Deluje tudi kot prizma, ko svetloba prehaja. Na primer, svetlobni žarki so ukrivljeni, ko prehajajo skozi območja z drugačno temperaturo in se upogibajo proti hladnejšemu zraku, ker je gostejši. Ker se topli zrak dviga in hladnejši zrak se spušča, zrak ostane moten in tako svetlobni žarki iz prostora ves čas spreminjajo smer. Te spremembe vidimo kot utripanje zvezd.
Bližje talni, hladnejši ali toplejši vetrovi, ki pihajo vodoravno, lahko ustvarijo tudi hitre spremembe gostote zraka, ki naključno spremenijo pot, ki jo vodi svetloba. Tako tudi vetrovi, ki pihajo iz štirih vogalov, pripomorejo k zvezdavemu drsenju. Toda zrak lahko tudi povzroči, da zvezde hitro premaknejo fokus, kar povzroči, da nenadoma zatemnejo, posvetlijo ali spremenijo barvo. Ta učinek se imenuje scintilacija.
Zanimivo je, da je lahko zrak v gibanju, čeprav ne čutimo njegovega vetra - vetrne sile visoko nad našimi glavami lahko povzročijo tudi tresenje zvezd. Na primer, curek curka, pas relativno ozkih globinskih tokov, ki se nahajajo približno šest do devet milj navzgor, nenehno spreminja svojo lokacijo. Na splošno piha od zahoda proti vzhodu, vendar je njen relativni položaj sever-jug v stanju nenehnega pregleda. To lahko povzroči zelo nestabilne atmosferske razmere, ki jih ni mogoče zaznati na tleh, vendar bo curek curka ustvaril nebo, napolnjeno z utripači, če teče nad vašo lokacijo!
Ker so planeti bližje zvezdam, je njihova velikost lahko vidna kot disk, ki je večji od lomnega premika, ki ga povzročajo vetrne turbulence. Zato redko utripajo ali to počnejo le v ekstremnih pogojih. Na primer, zvezde in planete gledamo skozi veliko debelejše plasti ozračja, ko so blizu obzorja, kot kadar so nad njimi. Zato bosta oba naraščala in plesala, ko se dvigata ali nastavljata, ker njihova svetloba prehaja skozi veliko gostejše količine zraka. Podoben učinek se pojavi pri gledanju lučk na oddaljenih mestih.
Treskanje, ki ga opazimo ob zvezdnih nočeh, je večkrat povečano s teleskopom. Dejansko lahko utripanje močno zmanjša učinkovitost teh instrumentov, saj vse, kar lahko opazimo, ni v fokusu, naključno premikajoče se svetlobe. Upoštevajte, da je večina astronomskih fotografij ustvarjena z odprtjem zaklopa fotoaparata minut ali ur. Tako kot morate opozoriti subjekta, da miruje med fotografiranjem, tudi astronomi želijo, da zvezde ostanejo negibne, tudi če so njihove fotografije razmazane. Eden od razlogov, da so opazovalnice nameščene na vrhovih gora, je zmanjšanje količine zraka, skozi katerega morajo teleskopi pokukati.
Astronomi vpliv atmosferskih turbulenc imenujejo kot videnje. Njen vpliv na njihov pogled na prostor lahko merijo tako, da izračunajo premer fotografskih zvezd. Če bi na primer sliko zvezde lahko posneli s takojšnjo izpostavljenostjo, bi se zvezda teoretično prikazala kot ena sama točka, saj noben teleskop do danes ne bi mogel razrešiti dejanskega diska zvezde. Če pa fotografirate zvezde, je potrebna dolga osvetlitev in medtem, ko je zaklop fotoaparata odprt, utripanje in scintilacija bosta zvezdo zaplesala, poleg tega pa se premikala v in iz fokusa. Ker so njene giracije naključne, bo zvezda ponavadi ustvarila okrogel vzorec, ki je simetričen na vseh straneh njegove prave lokacije na sredini.
To lahko dokažete sami, če imate trenutek in ste radovedni. Na primer, če vzamete svinčnik ali čarobni marker, ki ga kratek vrvica priveže na žebljiček, ki je zataknjen v kos kartona ali zelo težkega papirja, nato zamahnite pisalni instrument, ne da bi ga odstranili, sčasoma bi ustvarili nekaj, kar izgleda približno kot krog. Vaš krožni doodle bo rezultat, ker niz omeji vašo največjo razdaljo od osrednjega zatiča. Daljša je vrvica, večji je krog. Zvezde se obnašajo tako, saj je njihova svetloba zabeležena na fotografiji z dolgo izpostavljenostjo. Dober vid ustvarja kratko optično vrvico (slabo videnje poviša vrvico daljši), prava lokacija zvezde postane osrednji zatič in zvezda se obnaša kot pisalni instrument, katerega svetloba pušča pečat na slikovnem čipu kamere. Tako je slabši vid in več plesa, ki se pojavi med osvetlitvijo, večji je disk, ki se pojavi na končni sliki.
Torej, slabo videnje bo povzročilo, da se velikosti zvezd na fotografijah pojavijo večje od tistih, ki so bile posnete med lepim vidom. Gledanje meritev se imenuje polna širina pol največja ali FWHM. Gre za sklic na najboljšo možno kotno ločljivost, ki jo lahko optični instrument doseže na sliki z dolgo osvetlitvijo in ustreza premeru velikosti zvezde. Najboljše videnje bo zagotavljalo premer FWHM približno točko štiri (.4) arcsekunde. Toda za to bi morali biti nameščeni na opazovalnici na visoki višini ali na majhnem otoku, na primer Havaji ali La Palma. Tudi na teh lokacijah je le redko ta vrsta zelo kakovostnega videnja.
Za ogled skrbijo tudi ljubiteljski astronomi. Običajno morajo amaterski tolerirati videnje pogojev, ki so stokrat slabši od najboljših, ki jih opazujejo oddaljene astronomske naprave. Kot primerjava grah z baseballom v skrajnih primerih. Zato imajo amaterske fotografije nebes veliko premer zvezd kot tiste iz profesionalnih opazovalnic, zlasti kadar astronomi na dvorišču uporabljajo teleskope z dolžino goriščne razdalje. Prepoznamo ga lahko tudi po širokem polju, kratki goriščni razdalji, neprofesionalnih slikah, ko jih povečujemo ali proučujemo s povečevalnim steklom.
Amaterji lahko sprejmejo ukrepe za izboljšanje svojega vida z odpravo temperaturne razlike med lokalnimi viri toplote in zrakom nad teleskopi. Na primer, amaterji svoje instrumente pogosto pripravljajo zunaj takoj po sončnem zahodu in pustijo, da steklo, plastika in kovina v njih postanejo enaki temperaturi kot okoliški zrak. Nedavne študije so tudi pokazale, da se številne težave pri gledanju začnejo tik nad primarnim zrcalom teleskopa. Dokazan je stalen, nežen tok zraka, ki prehaja nad primarnim zrcalom, da bistveno izboljša teleskopsko videnje. Preprečevanje dviga telesne toplote pred teleskopom prav tako pomaga in umestitev instrumenta na toplotno prijazno mesto, kot je na primer odprto travno polje, lahko prinese presenetljive rezultate. Odprti teleskopi so tudi boljši od tistih s primarnimi ogledali na dnu cevi.
Tudi profesionalni astronomi vidijo strategije izboljšanja. Toda njihove rešitve so ponavadi izjemno drage in potiskajo ovojnico sodobne tehnologije. Na primer, ker atmosfera neizogibno povzroča slabo vidnost, ni več smiselno razmišljati o postavitvi teleskopa nad njo v zemeljsko orbito. Zato je bil vesoljski teleskop Hubble zgrajen in izstreljen iz rta Canaveral na vesoljski ladji Izzivalec aprila 1990. Čeprav je primarno ogledalo premera le sto centimetrov, daje ostrejše slike, kot jih ima katerikoli teleskop na Zemlji, ne glede na njihovo velikost. Slike vesoljskega teleskopa Hubble so pravzaprav merilo, s katerim se merijo vse druge teleskopske slike. Zakaj so tako ostri? Na prikaz slik Hubble ne vpliva.
Tehnologija se je znatno izboljšala od začetka uporabe vesoljskega teleskopa Hubble. Ameriška vlada je v vmesnih letih po uvedbi razvrstila njihovo metodo zaostritve vida vohunskih satelitov, ki vodijo jezičke na Zemlji. Imenuje se adaptivna optika in ustvarila je revolucijo v astronomskih posnetkih.
V bistvu je mogoče učinke videnja zanemariti, če pritisnete teleskop ali spremenite fokus v popolnoma nasprotni smeri kot gmote, ki jih povzroča atmosfera. Za to so potrebni fleksibilni računalniki, subtilni servo motorji in optika. Vse to je postalo mogoče v devetdesetih letih. Obstajata dve osnovni profesionalni strategiji za zmanjšanje učinkov slabega vida. Ena spremeni krivuljo primarnega ogledala, druga pa premakne svetlobno pot, ki seže do kamere. Oba se zanašata na spremljanje referenčne zvezde v bližini položaja, ki ga astronom opazuje, in s tem, da opazujeta, kako na referenco vpliva gledanje, hitri računalniki in servomotorji lahko na glavnem teleskopu uvedejo optične spremembe. Nova generacija velikih teleskopov je v načrtovanju ali izdelavi, ki bo omogočala zemeljske instrumente za slikanje vesolja, ki tekmujejo s Hubble teleskopom.
Ena metoda vključuje na stotine majhnih mehanskih batov, nameščenih pod in razporejenih po zadnjem delu relativno tankega primarnega ogledala. Vsaka batna palica vedno bolj rahlo potisne hrbtni del ogledala, tako da se njegova oblika spremeni dovolj, da se opazovana zvezda vrne v mrtvo sredino in v popoln fokus. Drugi pristop, ki se uporablja pri profesionalnih teleskopih, je nekoliko manj zapleten. Uvaja majhno prilagodljivo ogledalo ali lečo, ki se nahaja blizu kamere, kjer je svetlobni stožec sorazmerno majhen in zgoščen. S prevračanjem ali nagibanjem majhnega ogledala ali leče v nasprotju z utripanjem referenčne zvezde lahko opazimo težave. Optične nastavitve, ki jih sproži vsaka rešitev, se ves čas izvajajo v opazovalni seji, vsaka sprememba pa se zgodi v delih sekunde. Zaradi uspeha teh tehnologij se danes šteje, da so mogoči ogromni kopenski teleskopi. Astronomi in inženirji si predstavljajo teleskope s površinami za zbiranje svetlobe, velikimi kot nogometna igrišča!
Zanimivo je, da imajo amaterski astronomi tudi dostop do preproste prilagodljive optike. Eno podjetje s sedežem v Santa Barbari v Kaliforniji je začelo razvijati enoto, ki lahko zmanjša učinke slabega vida ali napačno postavljenih teleskopov. Prilagodljive optične naprave podjetja delujejo v povezavi z astronomskimi kamerami in uporabljajo majhno ogledalo ali lečo za premikanje svetlobe, ki doseže slikovni čip.
Tudi astronom Frank Barnes III je bil zaskrbljen nad ogledom, ko je ustvaril to presenetljivo podobo zvezdnega grozda in meglice, ki se nahaja v ozvezdju Kasiopeje. Gre za majhen del Duševe meglice, ki je bil v J.L.E. označen kot IC 1848. Dreyerjev najpomembnejši drugi katalog indeksov (IC) (objavljen leta 1908 kot dodatek k izvirnim zbirkam New General in First Index).
Frank je poročal, da so bili njegovi vidni ugodni in je ustvaril zvezde velikosti z FWHM med 1,7 in 2,3 ″ v vsaki od svojih enainštirideset, tridesetminutnih izpostavljenosti. Na tej sliki upoštevajte velikost zvezd - zelo majhne so in tesne. To je potrditev dokaj dobrega videnja!
Mimogrede, barve na tej sliki so umetne. Kot mnogi astronomi, ki jih muči lokalno nočno svetlobno onesnaženje, je tudi Frank svoje fotografije razkril s posebnimi filtri, ki dovoljujejo, da svetloba, ki jo oddajajo nekateri elementi, doseže detektor njegove kamere. V tem primeru rdeča predstavlja Natrij, zelena pa vodik, modra pa prisotnost kisika. Skratka, ta slika ne prikazuje samo tega, kako izgleda ta regija v vesolju, ampak tudi iz česa je narejena.
Omeniti je treba tudi, da je Frank med 2. in 4. oktobrom 2006 ustvaril to izjemno sliko s 6,3-megapikselsko astronomsko kamero in 16-palčnim teleskopom Ritchey-Chretien.
Imate fotografije, ki jih želite deliti? Objavite jih na astrofotografskem forumu Space Magazine ali jih pošljite po e-pošti, morda pa jih bomo našli tudi v Space Magazinu.
Spisal R. Jay GaBany
