Όπως θραύσματα από θρυμματισμένο γυαλί που πιάστηκαν στο προσκήνιο, τα αστέρια εμφανίζονται απατηλά παθητικά στον νυχτερινό ουρανό. Οι αστρικές επιφανειακές θερμοκρασίες μπορούν να φτάσουν τους 50.000 βαθμούς Κελσίου - πάνω από δέκα φορές θερμότερες από τον Ήλιο μας - και σε μερικές μπορεί να φτάσουν πάνω από ένα εκατομμύριο βαθμούς! Η θερμότητα μέσα σε ένα αστέρι φτάνει σε ακόμη υψηλότερα επίπεδα που συνήθως υπερβαίνουν αρκετά εκατομμύρια βαθμούς - αρκετά για να διαλύσουν τους ατομικούς πυρήνες και να τους μετατρέψουν σε νέους τύπους ύλης. Οι περιστασιακές ματιές μας προς τα πάνω όχι μόνο δεν αποκαλύπτουν αυτές τις ακραίες συνθήκες, αλλά υπονοούν μόνο την τεράστια ποικιλία των αστεριών που υπάρχουν. Τα αστέρια είναι διατεταγμένα σε ζευγάρια, τρίδυμα και κουαρτέτα. Μερικά είναι μικρότερα από τη Γη, ενώ άλλα είναι μεγαλύτερα από ολόκληρο το ηλιακό μας σύστημα. Ωστόσο, δεδομένου ότι ακόμη και το κοντινότερο αστέρι απέχει 26 τρισεκατομμύρια μίλια, σχεδόν όλα όσα γνωρίζουμε γι 'αυτά, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που τη συνοδεύουν, έχουν καθαριστεί μόνο από το φως τους.
Η τεχνολογία μας, σήμερα, είναι ακόμα άγρια ανίκανη να στείλει ένα άτομο ή ένα ρομπότ σε ακόμη και το πλησιέστερο αστέρι μέσα σε ένα δρομολόγιο μετ 'επιστροφής που διαρκεί λιγότερο από μερικές χιλιάδες χρόνια. Επομένως, τα αστέρια παραμένουν φυσικά απρόσιτα τώρα και για πολλά ακόμη χρόνια χωρίς μια άνευ προηγουμένου ανακάλυψη στη διαστημική πρόωση. Ωστόσο, παρόλο που δεν είναι πρακτικό να επισκεφθείτε το βουνό, ήταν δυνατό να μελετήσετε τμήματα του βουνού που μας έχουν σταλεί με τη μορφή αστεριού. Σχεδόν όλα όσα γνωρίζουμε για τα αστέρια βασίζονται σε μια τεχνική γνωστή ως φασματοσκοπία - την ανάλυση του φωτός και άλλων μορφών ακτινοβολίας.
Οι αρχές της φασματοσκοπίας προέρχονται από τον Isaac Newton, τον Άγγλο μαθηματικό και επιστήμονα του 17ου αιώνα. Ο Νεύτωνας ενθουσιάστηκε από την τότε περίεργη ιδέα, που πρότεινε παλαιότεροι στοχαστές όπως ο Ρεν Ντεκάρτες, ότι το λευκό φως κρατά όλα τα χρώματα του ουράνιου τόξου. Το 1666, ο Νεύτωνας πειραματίστηκε με ένα γυάλινο πρίσμα, μια μικρή τρύπα σε ένα από τα παραθυρόφυλλα του παραθύρου του και τον λευκό τοίχο του δωματίου. Καθώς το φως από την τρύπα περνούσε μέσα από το πρίσμα, διασκορπίστηκε, σαν μαγικό, σε μια σειρά ελαφρώς επικαλυπτόμενων χρωμάτων: από κόκκινο σε βιολετί. Ήταν ο πρώτος που το περιέγραψε ως φάσμα, που είναι η λατινική λέξη για εμφάνιση.
Η αστρονομία δεν ενσωμάτωσε αμέσως την ανακάλυψη του Νεύτωνα. Μέχρι τον δέκατο όγδοο αιώνα, οι αστρονόμοι πίστευαν ότι τα αστέρια ήταν απλώς ένα σκηνικό για την κίνηση των πλανητών. Μέρος αυτού βασίστηκε στην εκτεταμένη δυσπιστία ότι η επιστήμη θα μπορούσε ποτέ να καταλάβει την πραγματική φυσική φύση των αστεριών λόγω της απόμακρης απόστασής τους. Ωστόσο, όλα αυτά άλλαξαν από έναν Γερμανό οπτικό που ονομάζεται Joseph Fraunhofer.
Πέντε χρόνια μετά την ένταξή του σε μια οπτική εταιρεία του Μονάχου, ο Fraunhofer, τότε σε ηλικία 24 ετών, έγινε συνεργάτης λόγω της ικανότητάς του στην κατασκευή γυαλιού, την λείανση φακών και το σχεδιασμό. Η αναζήτησή του για ιδανικούς φακούς που χρησιμοποιούνται σε τηλεσκόπια και άλλα όργανα τον οδήγησε να πειραματιστεί με φασματοσκοπία. Το 1814 δημιούργησε ένα τηλεσκόπιο παρακολούθησης, τοποθέτησε ένα πρίσμα ανάμεσα σε αυτό και μια μικρή σχισμή του ηλιακού φωτός στη συνέχεια κοίταξε μέσα από το προσοφθάλμιο φακό για να παρατηρήσει το φάσμα που προέκυψε. Παρατήρησε μια διάδοση χρωμάτων, όπως περίμενε, αλλά είδε κάτι άλλο - έναν σχεδόν αμέτρητο αριθμό ισχυρών και αδύναμων κατακόρυφων γραμμών που ήταν πιο σκούρες από τα υπόλοιπα χρώματα και μερικές εμφανίστηκαν σχεδόν μαύρες. Αυτές οι σκοτεινές γραμμές θα γίνονταν αργότερα οικείες σε κάθε μαθητή της φυσικής ως οι γραμμές απορρόφησης του Fraunhofer. Ο Νεύτωνας δεν τους είχε δει, πιθανώς, επειδή η τρύπα που χρησιμοποιήθηκε στο πείραμά του ήταν μεγαλύτερη από τη σχισμή του Fraunhofer.
Γοητευμένος από αυτές τις γραμμές και βέβαια ότι δεν ήταν αντικείμενα του οργάνου του, ο Fraunhofer τις μελέτησε προσεκτικά. Με την πάροδο του χρόνου χαρτογράφησε περισσότερες από 600 γραμμές (σήμερα, υπάρχουν περίπου 20.000), και έστρεψε την προσοχή του στη Σελήνη και στους κοντινότερους πλανήτες. Βρήκε ότι οι γραμμές ήταν πανομοιότυπες και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το φεγγάρι και οι πλανήτες αντανακλούν το φως του ήλιου. Στη συνέχεια μελέτησε τον Σείριο, αλλά βρήκε ότι το φάσμα του αστεριού είχε διαφορετικό μοτίβο. Κάθε αστέρι που παρατήρησε, στη συνέχεια, είχε ένα μοναδικό σύνολο σκοτεινών κατακόρυφων γραμμών που ξεχώριζαν το καθένα από τα άλλα σαν δακτυλικό αποτύπωμα. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, βελτίωσε σε μεγάλο βαθμό μια συσκευή γνωστή ως περίθλαση περίθλασης που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στη θέση ενός πρίσματος. Η βελτιωμένη σχάρα του απέδωσε πολύ πιο λεπτομερή φάσματα από ένα πρίσμα και του επέτρεψε να δημιουργήσει χάρτες με τις σκοτεινές γραμμές.
Ο Fraunhofer δοκίμασε τα φασματοσκοπία του - έναν όρο που δημιουργήθηκε αργότερα - παρατηρώντας το φως μιας φλόγας αερίου και εντοπίζοντας τις φασματικές γραμμές που εμφανίστηκαν. Αυτές οι γραμμές, ωστόσο, δεν ήταν σκοτεινές - ήταν φωτεινές επειδή προέρχονταν από ένα υλικό που είχε θερμανθεί έως πυρακτωμένο. Ο Fraunhofer σημείωσε τη σύμπτωση μεταξύ των θέσεων ενός ζεύγους σκοτεινών γραμμών στο ηλιακό φάσμα με ένα ζευγάρι φωτεινών γραμμών από τις φλόγες του εργαστηρίου του και εικάζει ότι οι σκοτεινές γραμμές μπορεί να προκληθούν από την απουσία ενός συγκεκριμένου φωτός σαν ο Ήλιος (και άλλα αστέρια) είχαν κλέψει τα φάσματά τους από στενές λωρίδες χρώματος.
Το μυστήριο των σκοτεινών γραμμών δεν λύθηκε μέχρι το 1859, όταν ο Gustav Kirchhoff και ο Robert Bunsen διεξήγαγαν πειράματα για τον εντοπισμό χημικών υλικών από το χρώμα τους όταν καίγονται. Ο Kirchhoff πρότεινε να χρησιμοποιήσει το Bunsen ένα φασματοσκόπιο ως τη σαφέστερη μέθοδο για τη διάκριση και σύντομα έγινε προφανές ότι κάθε χημικό στοιχείο είχε ένα μοναδικό φάσμα. Για παράδειγμα, το Sodium παρήγαγε τις γραμμές που εντοπίστηκαν για πρώτη φορά από τον Fraunhofer αρκετά χρόνια νωρίτερα.
Ο Kirchhoff συνέχισε να κατανοεί σωστά τις σκοτεινές γραμμές στο ηλιακό και αστρικό φάσμα: το φως από τον Ήλιο ή ένα αστέρι περνά μέσα από μια περιβάλλοντα ατμόσφαιρα πιο δροσερών αερίων. Αυτά τα αέρια, όπως οι ατμοί νατρίου, απορροφούν το χαρακτηριστικό τους μήκος κύματος από το φως και παράγουν τις σκοτεινές γραμμές που εντοπίστηκαν για πρώτη φορά από τον Fraunhofer στις αρχές του αιώνα. Αυτό ξεκλείδωσε τον κώδικα της κοσμικής χημείας.
Ο Kirchoff αποκρυπτογράφησε αργότερα τη σύνθεση της ηλιακής ατμόσφαιρας αναγνωρίζοντας όχι μόνο νάτριο αλλά σίδηρο, ασβέστιο, μαγνήσιο, νικέλιο και χρώμιο. Λίγα χρόνια αργότερα, το 1895, οι αστρονόμοι βλέποντας μια ηλιακή έκλειψη θα επιβεβαίωναν τις φασματικές γραμμές ενός στοιχείου που δεν είχε ακόμη ανακαλυφθεί στο γήλιο-ήλιο.
Καθώς συνεχίστηκε η εργασία του ντετέκτιβ, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν ότι η ακτινοβολία που μελετούσαν μέσω φασματοσκοπίων επεκτάθηκε πέρα από τα γνωστά ορατά χρώματα σε ηλεκτρομαγνητικές περιοχές που τα μάτια μας δεν μπορούν να αντιληφθούν. Σήμερα, μεγάλο μέρος της δουλειάς που προσελκύει τους επαγγελματίες αστρονόμους δεν είναι με τα οπτικά χαρακτηριστικά των αντικειμένων του βαθιού διαστήματος αλλά με τη φύση των φασμάτων τους. Σχεδόν όλοι οι νέοι έξτρα ηλιακοί πλανήτες, για παράδειγμα, έχουν ανακαλυφθεί αναλύοντας αστρικές μετατοπίσεις φάσματος που εισάγονται καθώς περιστρέφονται γύρω από το γονικό τους αστέρι.
Τα τεράστια τηλεσκόπια που στρίβουν τον πλανήτη σε εξαιρετικά απομακρυσμένες τοποθεσίες σπάνια χρησιμοποιούνται με προσοφθάλμιο φακό και σπάνια τραβούν φωτογραφίες όπως αυτή που περιλαμβάνεται σε αυτήν τη συζήτηση. Μερικά από αυτά τα όργανα έχουν διάμετρο καθρέφτη άνω των 30 ποδιών και άλλα, ακόμα σε στάδια σχεδιασμού και χρηματοδότησης, μπορεί να έχουν επιφάνειες συλλογής φωτός που ξεπερνούν τα 100 μέτρα! Σε γενικές γραμμές, όλοι, εκείνοι που υπάρχουν και εκείνοι στον πίνακα σχεδίασης, είναι βελτιστοποιημένοι για να συλλέγουν και να τεμαχίζουν το φως που συλλέγουν χρησιμοποιώντας εξελιγμένα φασματοσκόπια.
Επί του παρόντος, πολλές από τις πιο όμορφες εικόνες βαθιού διαστήματος, όπως αυτή που εμφανίζεται εδώ, παράγονται από ταλαντούχους ερασιτέχνες αστρονόμους που έλκονται από την ομορφιά των αντικειμένων που παρασύρονται σε βαθύ διάστημα. Οπλισμένοι με ευαίσθητες ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές και εξαιρετικά ακριβή αλλά μεσαίου μεγέθους οπτικά όργανα, συνεχίζουν να αποτελούν πηγή έμπνευσης για ανθρώπους σε όλο τον κόσμο που μοιράζονται το πάθος τους.
Η πολύχρωμη εικόνα πάνω δεξιά δημιουργήθηκε από τον Dan Kowal από το ιδιωτικό παρατηρητήριο του τον Αύγουστο του τρέχοντος έτους. Παρουσιάζει μια σκηνή που βρίσκεται στην κατεύθυνση του βόρειου αστερισμού του Κύκνου. Αυτή η πολύπλοκη μάζα μοριακού υδρογόνου και σκόνης απέχει περίπου 4.000 έτη φωτός από τη Γη. Μεγάλο μέρος του φωτός που φαίνεται στο κύριο μέρος αυτού του νεφελώματος παράγεται από το τεράστιο φωτεινό αστέρι κοντά στο κέντρο του. Ευρείες γωνίες, οι φωτογραφίες μεγάλης έκθεσης αποκαλύπτουν ότι το νεφέλωμα είναι πολύ εκτεταμένο - ουσιαστικά ένα τεράστιο ποτάμι με διαστρική σκόνη.
Αυτή η εικόνα δημιουργήθηκε με έναν αποχρωματικό διαθλαστήρα έξι ιντσών και μια αστρονομική κάμερα 3,5 mega-pixel. Η εικόνα αντιπροσωπεύει σχεδόν 13 ώρες έκθεσης.
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
