Μεταβείτε σε έναν δημόσιο χώρο όπου συγκεντρώνονται οι άνθρωποι, όπως ένα πεζοδρόμιο ώρα αιχμής στο κέντρο της πόλης ή ένα εμπορικό κέντρο Σαββατοκύριακου και θα παρατηρήσετε γρήγορα ότι κάθε άτομο είναι ένα άτομο με διαφορετικά χαρακτηριστικά με βάση το ύψος, το βάρος και την εμφάνισή του, για παράδειγμα. Καθένα διακρίνεται από το μέγεθος, το σχήμα, την ηλικία και το χρώμα. Υπάρχει επίσης ένα άλλο χαρακτηριστικό που είναι άμεσα αισθητό με την πρώτη ματιά - κάθε αστέρι έχει μια μοναδική λάμψη.
Ήδη από το 120 π.Χ., οι Έλληνες αστρονόμοι ταξινόμησαν τα αστέρια σε κατηγορίες ανάλογα με το μεγαλείο τους - το πρώτο που έκανε αυτό ήταν ο Ιππάρχος. Αν και γνωρίζουμε πολύ λίγα για τη ζωή του, θεωρείται ωστόσο ένας από τους πιο σημαντικούς αστρονόμους της Αρχαιότητας. Πάνω από δύο χιλιάδες χρόνια πριν, υπολόγισε τη διάρκεια ενός έτους σε 6,5 λεπτά. Ανακάλυψε την ύφεση των ισημεριών, προέβλεψε το πού και το πότε των σεληνιακών και των ηλιακών εκλείψεων και μέτρησε με ακρίβεια την απόσταση από τη Γη έως τη Σελήνη. Ο Ιπτάρχος ήταν επίσης ο πατέρας της τριγωνομετρίας και ο κατάλογός του χαρτογράφησε μεταξύ 850-1100 αστέρια, ταυτοποίησε το καθένα ανά θέση και τα ταξινόμησε ανάλογα με τη φωτεινότητά τους με κλίμακα που κυμαίνεται από ένα έως έξι. Τα πιο εκθαμβωτικά αστέρια περιγράφηκαν ως το πρώτο μέγεθος και εκείνα που εμφανίστηκαν αμυδρή στο μάτι, χαρακτηρίστηκαν ως έκτο. Οι ταξινομήσεις του βασίστηκαν σε παρατηρήσεις με γυμνό μάτι, επομένως ήταν απλός, αλλά αργότερα ενσωματώθηκε και διευρύνθηκε στο Ptolomy's Αλμαγέστη που έγινε το πρότυπο που χρησιμοποιείται για τα επόμενα 1.400 χρόνια. Ο Κοπέρνικος, ο Κέπλερ, ο Γαλιλαίος, ο Νεύτωνας και ο Χάλλεϊ ήταν όλοι εξοικειωμένοι και το αποδέχτηκαν, για παράδειγμα.
Φυσικά, δεν υπήρχαν κιάλια ή τηλεσκόπια την εποχή του Ιππάρχου και χρειάζεται έντονη όραση και καλές συνθήκες παρατήρησης για να διακρίνει τα αστέρια στο έκτο μέγεθος. Η ελαφριά ρύπανση που διαδίδεται στις περισσότερες μεγάλες πόλεις και στις γύρω μητροπολιτικές περιοχές θέτει όρια στην προβολή αχνών αντικειμένων στο νυχτερινό ουρανό σήμερα. Για παράδειγμα, οι παρατηρητές σε πολλές προαστιακές τοποθεσίες μπορούν να δουν μόνο αστέρια τρίτου έως τέταρτου μεγέθους - στις καλύτερες νύχτες, το πέμπτο μέγεθος μπορεί να είναι ορατό. Αν και η απώλεια ενός ή δύο μεγεθών δεν μοιάζει πολύ, σκεφτείτε ότι ο αριθμός των ορατών αστεριών αυξάνεται γρήγορα με κάθε κίνηση προς τα πάνω. Η διαφορά μεταξύ ενός φωτισμένου ουρανού και ενός σκοτεινού ουρανού είναι εκπληκτική!
Μέχρι τα μέσα του 19ου αιώνα η τεχνολογία είχε φτάσει σε ένα σημείο ακρίβειας ότι η παλιά μέθοδος μέτρησης της φωτεινότητας των αστεριών με προσέγγιση ήταν ένα εμπόδιο στην έρευνα. Μέχρι τότε, η σειρά οργάνων που χρησιμοποιήθηκαν για τη μελέτη των ουρανών περιλάμβαναν όχι μόνο ένα τηλεσκόπιο αλλά και ένα φασματοσκόπιο και κάμερα. Αυτές οι συσκευές παρείχαν τεράστια βελτίωση σε σχέση με χειρόγραφες σημειώσεις, σκίτσα προσοφθαλμίων και συμπεράσματα που αντλήθηκαν από τις αναμνήσεις προηγούμενων οπτικών παρατηρήσεων. Επιπλέον, δεδομένου ότι τα τηλεσκόπια είναι σε θέση να συγκεντρώσουν περισσότερο φως που μπορεί να συγκεντρώσει το ανθρώπινο μάτι, η επιστήμη γνώριζε, από τις πρώτες τηλεσκοπικές παρατηρήσεις του Γαλιλαίου, ότι υπήρχαν αστέρια πολύ πιο αχνά από ό, τι οι άνθρωποι είχαν υποψιαστεί όταν εφευρέθηκε η κλίμακα μεγέθους. Ως εκ τούτου, έγινε όλο και πιο αποδεκτό ότι οι αναθέσεις φωτεινότητας που παραδόθηκαν από την Αρχαιότητα ήταν πολύ υποκειμενικές. Αλλά αντί να το εγκαταλείψουν, οι αστρονόμοι επέλεξαν να το προσαρμόσουν διαφοροποιώντας μαθηματικά τη φωτεινότητα των αστεριών.
Ο Norman Robert Pogson ήταν Βρετανός αστρονόμος που γεννήθηκε στο Nottingham της Αγγλίας στις 23 Μαρτίου 1829. Ο Pogson παρουσίασε την ικανότητά του με πολύπλοκους υπολογισμούς σε νεαρή ηλικία υπολογίζοντας τις τροχιές δύο κομητών τη στιγμή που ήταν μόλις 18 ετών. Κατά τη διάρκεια της καριέρας του ως αστρονόμου στην Οξφόρδη και αργότερα στην Ινδία, ανακάλυψε οκτώ αστεροειδείς και 21 μεταβλητά αστέρια. Όμως η πιο αξιομνημόνευτη συμβολή του στην επιστήμη ήταν ένα σύστημα εκχώρησης ποσοτικής ακριβείας αστρικής φωτεινότητας. Ο Pogson ήταν ο πρώτος που παρατήρησε ότι τα αστέρια του πρώτου μεγέθους ήταν περίπου εκατό φορές πιο φωτεινά από τα αστέρια του έκτου μεγέθους. Το 1856, πρότεινε αυτό να γίνει αποδεκτό ως νέο πρότυπο, έτσι ώστε κάθε μείωση του μεγέθους να μειώνει την τιμή του προηγούμενου με ρυθμό ίσο με την πέμπτη ρίζα του 100 ή περίπου 2,512. Ο Polaris, ο Aldebaran και ο Altair χαρακτηρίστηκαν με μέγεθος 2,0 από τον Pogson και όλα τα άλλα αστέρια συγκρίθηκαν με αυτά στο σύστημά του και από τα τρία, ο Polaris ήταν το αστέρι αναφοράς. Δυστυχώς, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν αργότερα ότι το Polaris είναι ελαφρώς μεταβλητό, επομένως αντικατέστησαν τη λαμπρότητα του Vega ως τη βασική γραμμή για τη φωτεινότητα. Φυσικά, πρέπει να σημειωθεί ότι το Vega έχει αντικατασταθεί από τότε με ένα πιο περίπλοκο μαθηματικό μηδέν σημείο.
Ο καθορισμός τιμής έντασης στα αστέρια μεταξύ του πρώτου και του έκτου επιπέδου μεγέθους βασίστηκε στην, τότε, διαδεδομένη πεποίθηση ότι το μάτι ανίχνευσε διαφορές στη φωτεινότητα σε λογαριθμική κλίμακα - οι επιστήμονες, τότε, πίστευαν ότι το μέγεθος ενός αστεριού δεν ήταν άμεσα ανάλογο με το πραγματική ποσότητα ενέργειας που έλαβε το μάτι. Υποθέτουν ότι ένα αστέρι μεγέθους 4 φαίνεται να βρίσκεται στη μέση μεταξύ της φωτεινότητας ενός αστεριού στο μέγεθος 3 και ενός στο μέγεθος 5. Τώρα γνωρίζουμε ότι αυτό δεν είναι αλήθεια. Η ευαισθησία του ματιού δεν είναι ακριβώς λογαριθμική - ακολουθεί την καμπύλη του νόμου του Steven.
Ανεξάρτητα, η αναλογία Pogson έγινε η τυπική μέθοδος εκχώρησης μεγεθών με βάση την φαινομενική φωτεινότητα των αστεριών που παρατηρήθηκαν από τη Γη και με την πάροδο του χρόνου, καθώς τα όργανα βελτιώθηκαν, οι αστρονόμοι μπόρεσαν να βελτιώσουν περαιτέρω τους χαρακτηρισμούς τους, έτσι ώστε και τα κλασματικά μεγέθη να καταστούν δυνατά.
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, ήταν γνωστό ότι το Σύμπαν ήταν γεμάτο αστέρια αμυδρότερα από ό, τι το μάτι μόνο θα μπορούσε να αντιληφθεί από την εποχή του Γαλιλαίου. Τα τετράδια του μεγάλου αστρονόμου είναι γεμάτα αναφορές σε έβδομα και όγδοα αστέρια μεγέθους που ανακάλυψε. Έτσι, ο λόγος Pogson επεκτάθηκε ώστε να περιλαμβάνει και εκείνους που ήταν πιο αμυδρό από το έκτο μέγεθος. Για παράδειγμα, το μάτι χωρίς βοήθεια έχει πρόσβαση σε περίπου 6.000 αστέρια (αλλά λίγοι άνθρωποι το βλέπουν ποτέ πολλά λόγω της νυχτερινής λάμψης και της ανάγκης παρατήρησης για μια περίοδο μηνών από τον ισημερινό). Τα κοινά κιάλια 10X50 θα αυξήσουν τη λαβή του ματιού κατά περίπου πενήντα φορές, θα επεκτείνουν τον αριθμό των αστεριών με δυνατότητα προβολής σε περίπου 50.000 και θα επιτρέψουν στον παρατηρητή να εντοπίσει αντικείμενα του ένατου μεγέθους. Ένα μικρό τηλεσκόπιο έξι ιντσών θα αυξήσει την όραση ακόμη περισσότερο αποκαλύπτοντας αστέρια έως το δωδέκατο μέγεθος - δηλαδή περίπου 475 πιο αμυδρά από ό, τι μπορεί να ανιχνεύσει το αβοήθητο μάτι. Περίπου 60.000 ουράνιοι στόχοι είναι παρατηρήσιμοι με ένα τέτοιο όργανο.
Το υπέροχο τηλεσκόπιο Hale 200 ιντσών στο Όρος Palomar, μακρύ το μεγαλύτερο τηλεσκόπιο στη Γη μέχρι που τα νέα όργανα το ξεπέρασαν τα τελευταία είκοσι χρόνια, θα μπορούσε να προσφέρει οπτικές ματιές μέχρι το εικοστό μέγεθος - δηλαδή περίπου ένα εκατομμύριο φορές πιο αχνό από το μη υποβοηθούμενο όραμα. Δυστυχώς, αυτό το τηλεσκόπιο δεν είναι εξοπλισμένο για άμεση παρατήρηση - δεν συνοδεύεται από ένα στήριγμα προσοφθάλμιου φακού και, όπως και κάθε άλλο μεγάλο τηλεσκόπιο σήμερα, είναι ουσιαστικά ένας γιγαντιαίος φακός κάμερας. Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, σε χαμηλή τροχιά της Γης, μπορεί να φωτογραφίσει αστέρια στο εικοστό ένατο μέγεθος. Αυτό αντιπροσωπεύει το σημερινό άκρο του ορατού σύμπαντος της ανθρωπότητας - περίπου είκοσι πέντε δισεκατομμύρια φορές πιο αχνό από την κανονική ανθρώπινη αντίληψη! Απίστευτα, τεράστια τηλεσκόπια βρίσκονται στο ταμπλό και χρηματοδοτούνται, με καθρέφτες φωτός, το μέγεθος των γηπέδων ποδοσφαίρου, που θα επιτρέψουν την προβολή αντικειμένων στο μέγεθος του τριάντα όγδοου! Υποτίθεται ότι αυτό μπορεί να μας οδηγήσει στην αυγή της δημιουργίας!
Με το Vega να αντιπροσωπεύει το σημείο εκκίνησης για τον προσδιορισμό των μεγεθών, κάτι έπρεπε να γίνει με αντικείμενα που ήταν και πιο φωτεινά. Οκτώ αστέρια, αρκετοί πλανήτες, η Σελήνη και ο Ήλιος (όλοι) υπερισχύουν για παράδειγμα το Vega. Δεδομένου ότι η χρήση υψηλότερων αριθμών αντιστοιχούσε σε αντικείμενα λιγότερο από γυμνά μάτια, φαινόταν σκόπιμο να χρησιμοποιηθούν μηδενικοί και αρνητικοί αριθμοί για να ληφθούν σε αυτά που ήταν φωτεινότερα από το Vega. Ως εκ τούτου, ο Ήλιος λέγεται ότι λάμπει στο μέγεθος -26,8, η πανσέληνος στο -12. Ο Σείριος, το πιο λαμπρό αστέρι που βλέπουμε από τον πλανήτη μας, έλαβε μέγεθος -1,5.
Αυτή η διάταξη έχει επιμείνει επειδή συνδυάζει ακρίβεια και ευελιξία για να περιγράψει με υψηλή ακρίβεια την φαινομενική φωτεινότητα όλων όσων μπορούμε να δούμε στους ουρανούς.
Ωστόσο, η λαμπρότητα των αστεριών μπορεί να είναι παραπλανητική. Μερικά αστέρια φαίνονται πιο φωτεινά επειδή είναι πιο κοντά στη Γη, απελευθερώνουν ασυνήθιστα μεγάλες ποσότητες ενέργειας ή έχουν ένα χρώμα που τα μάτια μας αντιλαμβάνονται με μεγαλύτερη ή μικρότερη ευαισθησία. Ως εκ τούτου, οι αστρονόμοι έχουν επίσης ένα ξεχωριστό σύστημα που περιγράφει τη λάμψη των αστεριών με βάση το πώς θα εμφανίζονταν από μια τυπική απόσταση - περίπου 33 έτη φωτός - που ονομάζεται απόλυτο μέγεθος. Αυτό αφαιρεί τα αποτελέσματα του διαχωρισμού του αστεριού από τον πλανήτη μας, την εγγενή φωτεινότητα και το χρώμα του από την φαινομενική εξίσωση μεγέθους.
Για να συναχθεί το απόλυτο μέγεθος ενός αστεριού, οι αστρονόμοι πρέπει πρώτα να κατανοήσουν την πραγματική του απόσταση. Υπάρχουν πολλές μέθοδοι που έχουν αποδειχθεί χρήσιμες, από αυτές τις παράλλαξες που χρησιμοποιούνται πιο συχνά. Εάν κρατάτε ένα δάχτυλο προς τα πάνω σε μήκος βραχίονα, μετακινήστε το κεφάλι σας από πλευρά σε πλευρά, θα παρατηρήσετε ότι το δάχτυλο φαίνεται να μετατοπίζει τη θέση του σε σχέση με αντικείμενα στο παρασκήνιο. Αυτή η αλλαγή είναι ένα απλό παράδειγμα παράλλαξης. Οι αστρονόμοι το χρησιμοποιούν για τη μέτρηση αστρικών αποστάσεων μετρώντας τη θέση ενός αντικειμένου έναντι των αστεριών του φόντου, όταν η Γη βρίσκεται στη μία πλευρά της τροχιάς του έναντι της άλλης. Εφαρμόζοντας την τριγωνομετρία, οι αστρονόμοι μπορούν να υπολογίσουν την απόσταση του αντικειμένου. Μόλις γίνει κατανοητό, ένας άλλος υπολογισμός μπορεί να εκτιμήσει την φαινομενική φωτεινότητά του στα 33 έτη φωτός.
Αποτέλεσμα περίεργων αλλαγών στις αναθέσεις μεγέθους. Για παράδειγμα, το απόλυτο μέγεθος του Ήλιου μας συρρικνώνεται σε μόλις 4,83. Το Alpha Centauri, ένας από τους πλησιέστερους αστρικούς γείτονές μας, είναι παρόμοιος με απόλυτο μέγεθος 4,1. Είναι ενδιαφέρον ότι ο Rigel, το φωτεινό, λευκό-μπλε αστέρι που αντιπροσωπεύει το δεξί πόδι του κυνηγού στον αστερισμό του Ωρίωνα, λάμπει με φαινόμενο μέγεθος περίπου μηδέν αλλά απόλυτο μέγεθος -7. Αυτό σημαίνει ότι ο Rigel είναι δεκάδες χιλιάδες φορές πιο φωτεινός από τον Ήλιο μας.
Αυτός είναι ένας τρόπος με τον οποίο οι αστρονόμοι έχουν μάθει για την πραγματική φύση των αστεριών, παρόλο που είναι πολύ απομακρυσμένα!
Ο Γαλιλαίος δεν ήταν ο τελευταίος μεγάλος Ιταλός αστρονόμος. Αν και είναι αναμφισβήτητα ο πιο διάσημος, η σύγχρονη Ιταλία είναι γεμάτη χιλιάδες επαγγελματίες και ταλαντούχους ερασιτέχνες αστρονόμους παγκόσμιας κλάσης που ασχολούνται με την έρευνα και τη φωτογράφηση του Σύμπαντος. Για παράδειγμα, η υπέροχη εικόνα που συνοδεύει αυτήν τη συζήτηση δημιουργήθηκε από τον Giovanni Benintende με ένα τηλεσκόπιο δέκα ιντσών Ritchey-Chretien και μια αστρονομική κάμερα 3,5 mega-pixel από την τοποθεσία παρατήρησής του στη Σικελία στις 23 Σεπτεμβρίου 2006. Η εικόνα απεικονίζει ένα αιθερικό νεφέλωμα , ονομάζεται Van den Bergh 152. Είναι προς την κατεύθυνση του αστερισμού Cepheus, που βρίσκεται περίπου 1.400 έτη φωτός από τη Γη. Επειδή λάμπει μόνο σε ένα αδύναμο μέγεθος 20 (το οποίο θα πρέπει τώρα να εκτιμήσετε ως εξαιρετικά αχνό!), Χρειάστηκε ο Giovanni 3,5 ώρες έκθεσης για να καταγράψει αυτήν την υπέροχη σκηνή.
Η όμορφη απόχρωση του σύννεφου παράγεται από το λαμπρό αστέρι, κοντά στην κορυφή. Μικροσκοπικοί κόκκοι σκόνης εντός του νεφελώματος είναι αρκετά μικροί ώστε να αντανακλούν τα μικρότερα μήκη κύματος του φωτός του αστεριού, τα οποία τείνουν προς το μπλε μέρος του φάσματος χρώματος. Μεγαλύτερα μήκη κύματος, που τείνουν προς κόκκινο, περνούν απλώς. Αυτό είναι επίσης ανάλογο με τον λόγο που οι γήινοι ουρανοί μας είναι μπλε. Το εντυπωσιακό εφέ οπίσθιου φωτισμού είναι πολύ πραγματικό και προέρχεται από το συνδυασμένο αστρικό φως του Γαλαξία μας!
Έχετε φωτογραφίες που θέλετε να μοιραστείτε; Δημοσιεύστε τα στο φόρουμ αστροφωτογραφίας Space Magazine ή στείλτε τα μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου και ενδέχεται να εμφανιστεί ένα στο Space Magazine
Γράφτηκε από τον R. Jay GaBany
