Mint a reflektorfénybe kerülő összetört üvegszálak, a csillagok megtévesztően passzívnak tűnnek az éjszakai égbolton. A csillagok felszíni hőmérséklete elérheti az 50 000 Celsiust-fokot, tízszer melegebb, mint a mi Napunk - és néhány esetben elérheti az egymillió fokot is! A csillagon belüli hő még magasabb szintet ér el, amely általában meghaladja a több millió fokot - ez elég ahhoz, hogy az atommagokat elválasztani és új anyagtípusokká alakítsák. A felfelé néző alkalmi pillantásaink nemcsak nem fedik fel ezeket a szélsőséges körülményeket, hanem csak a létező óriási csillagfajtára utalnak. A csillagokat párban, hármasban és kvartettben rendezik el. Egyesek kisebbek, mint a Föld, mások nagyobbak, mint a teljes Naprendszerünk. Mivel azonban a legközelebbi csillag 26 billió mérföld távolságban van, szinte mindent, amit tudunk róluk, beleértve a mellékelt képen szereplőket is, csak a fényükből ragyogták meg.
Ma technológiánk még mindig vadul képtelen arra, hogy egy embert vagy egy robotot a legközelebbi csillaghoz küldjön kevesebb, mint több ezer éven át tartó oda-vissza tranzit ideje alatt. Ezért a csillagok fizikailag elérhetetlenek maradnak most és sok éven keresztül, az űrhajók példátlan áttörése nélkül. Annak ellenére, hogy a hegy látogatása nem célszerű, meg lehet tanulmányozni a hegy olyan részeit, amelyeket csillagfény formájában küldtek nekünk. Szinte minden, amit a csillagokról tudunk, spektroszkópia néven ismert technikán alapszik - a fény és a sugárzás más formáinak elemzése.
A spektroszkópia kezdete Isaac Newton, a tizenhetedik századi angol matematikus és tudós eredménye. Newtonot érdekelte az akkori furcsa gondolat, amelyet a korábbi gondolkodók, például Rene Descartes javasolt, hogy a fehér fény a szivárvány minden színét tartja. 1666-ban Newton kísérletezett egy üvegprizmával, egy kis lyukkal az ablak redőnyök egyikében és a szoba fehér falában. Amint a lyukból származó fény áthaladt a prizmán, azt szétszórtan, mintha varázslatos módon, kissé átfedő színekből álló sorozatba alakították: vörösről ibolyára. Ő volt az első, aki ezt spektrumként írta le, amely a megjelenés latin szója.
A csillagászat nem azonnal építette be Newton felfedezését. Jól a tizennyolcadik századba a csillagászok úgy gondolták, hogy a csillagok csak a bolygók mozgásának hátterét jelentik. Ennek egy része a széles körben elterjedt hitetlenségre támaszkodott, miszerint a tudomány valaha megértheti a csillagok valódi fizikai természetét távoli távolságuk miatt. Mindezt azonban Joseph Fraunhofer nevű német optikus változtatta meg.
Öt évvel a müncheni optikai céghez való csatlakozás után a Fraunhofer, akkoriban 24 éves korában partnere lett az üveggyártás, a lencsecsiszolás és a tervezés szaktudása miatt. A távcsövekben és más műszerekben használt ideális lencsék iránti törekvése arra késztette, hogy kísérletezzen a spektroszkópiával. 1814-ben felállított egy földmérő távcsövet, prizmát szerelt közbe egy kis napfény résével, majd az okuláron átnézte, hogy megfigyelje az eredményül kapott spektrumot. Megfigyelte a színek eloszlását, ahogy azt várták, de látott valami mást - szinte számtalan számú erős és gyenge függőleges vonalat, amelyek sötétebbek voltak, mint a többi szín, és néhány szinte fekete. Ezek a sötét vonalak később a fizika minden hallgatójának megismerkednének, mint a Fraunhofer abszorpciós vonalak. Newton még nem látta őket, mert a kísérletében használt lyuk nagyobb volt, mint a Fraunhofer rése.
Ezeknek a vonalaknak a lenyűgözőjeként és bizonyos, hogy nem műtárgy tárgyai, Fraunhofer intenzíven tanulmányozta őket. Idővel több mint 600 sort vont le (manapság körülbelül 20 000 van), majd a Holdra és a legközelebbi bolygókra fordította figyelmét. Úgy találta, hogy a vonalak azonosak, és arra a következtetésre jutott, hogy a hold és a bolygók visszaverik a napfényt. Ezután Sirius-t tanulmányozta, de úgy találta, hogy a csillag spektruma más mintázatú. Ezután minden megfigyelt csillagnak egyedi, sötét függőleges vonala volt, amelyek mindegyikét különböztetették meg a többitől, mint egy ujjlenyomatot. Ennek során nagymértékben továbbfejlesztett egy diffrakciós rács néven ismert eszközt, amelyet prizma helyett lehet használni. Javított rácsa sokkal részletesebb spektrumot adott, mint egy prizma, és lehetővé tette számára a sötét vonalak térképeinek elkészítését.
Fraunhofer kipróbálta spektroszkópjait - egy később kifejlesztett kifejezést - egy gázláng fényének megfigyelésével és a megjelenő spektrumvonalak azonosításával. Ezek a vonalak azonban nem voltak sötétek - fényesek voltak, mert olyan anyagból származtak, amelyet izzításra hevítettek. Fraunhofer megjegyezte, hogy egy véletlen egybeesés van-e egy pár sötét vonal között a napsugár spektrumában és egy pár fényes vonal között a laboratóriumi lángokból, és úgy gondolta, hogy a sötét vonalakat egy adott fény hiánya okozhatja, mintha a Nap (és a más csillagok) szűk színű csíkok spektrumát elrabolták.
A sötét vonalak rejtélyét csak 1859 körül tudták megoldani, amikor Gustav Kirchhoff és Robert Bunsen kísérleteket végeztek a kémiai anyagok azonosítása érdekében az égés során alkalmazott színük alapján. Kirchhoff azt javasolta, hogy Bunsen spektroszkópot használjon a legtisztább módszerként a megkülönböztetéshez, és hamarosan nyilvánvalóvá vált, hogy minden kémiai elem egyedi spektrummal rendelkezik. Például a Nátrium előállította azokat a vonalakat, amelyeket Fraunhofer évekkel korábban észlel.
Kirchhoff folytatta a napfény és a csillagok spektrumának sötét vonalainak helyes megértését: a Napfény vagy egy csillag átjut a hűvösebb gázok környező légkörén. Ezek a gázok, mint például a nátriumgőz, elnyelik jellegzetes hullámhosszukat a fényből, és előállítják a sötét vonalakat, amelyeket a Fraunhofer először észlelt az adott század elején. Ez felszabadította a kozmikus kémia kódját.
Később Kirchoff megfejtette a napenergia légkörének összetételét, nemcsak a nátrium, hanem a vas, a kalcium, a magnézium, a nikkel és a króm azonosításával. Néhány évvel később, 1895-ben a napfogyatkozást megfigyelő csillagászok megerősítik egy olyan elem spektrumvonalait, amelyet még nem fedeztek fel a földhéliumon.
A nyomozó munkájának folytatódásával a csillagászok rájöttek, hogy a spektroszkópok segítségével vizsgált sugárzás az ismert látható színeken túl olyan elektromágneses régiókba terjed ki, amelyeket szemünk nem képes észlelni. Manapság a professzionális csillagászok figyelmét felhívó munka nagy része nem a mély űrbeli objektumok vizuális jellemzőivel, hanem spektrumának jellegével áll. Például szinte az újonnan talált extra napenergia bolygót felfedezték olyan csillag-spektrum eltolódások elemzésével, amelyeket a szülőcsillag körül kerülő pályán vezetnek be.
A hatalmas távcsöveket, amelyek rendkívül távoli helyeken mutatják a világot, ritkán használják okulárral, és ritkán készítenek olyan fényképeket, mint amelyek a jelen beszélgetéshez tartoznak. Ezen eszközök némelyikének tükörátmérője meghaladja a 30 lábat, másoknak, még a tervezés és a finanszírozás szakaszában, fénygyűjtő felületük meghaladhatja a 100 métert! Összességében mindegyiket - mind a létezőket, mind a rajztáblán lévőket - úgy optimalizálják, hogy kifinomult spektroszkópok segítségével összegyűjtsék és boncolják a gyűjtött fényt.
Jelenleg a legszebb mély űrbeli képeket, mint például az itt bemutatott, tehetséges amatőr csillagászok készítik, akik vonzzák a mély űrben sodródó tárgyak szépségét. Érzékeny digitális kamerákkal és rendkívül precíz, de szerény méretű optikai eszközökkel felfegyverkezve továbbra is inspirációt jelentenek az egész világon élő emberek számára, akiknek közös szenvedélyük van.
A jobb felső sarokban található színes képet Dan Kowal készítette privát obszervatóriumából, ez év augusztusában. A jelenet a Cygnus északi csillagkép irányába mutat. A molekuláris hidrogén és por összetett tömege körülbelül 4000 fényévnyire van a Földtől. Ennek a ködnek a fő részében látható fény nagy részét a közepén lévő hatalmas fényes csillag generálja. Széles látószögű, hosszú expozíciós fényképek mutatják, hogy a köd nagyon széles - lényegében egy csillagközi por hatalmas folyója.
Ezt a képet egy hat hüvelykes apokromatikus refraktor és egy 3,5 megapixeles csillagászati kamera készítette. A kép csaknem 13 órás expozíciót ábrázol.
Van fényképe, amelyet meg szeretne osztani? Küldje el őket a Space Magazine asztrofotós fórumához, vagy küldjön e-mailt, és talán szerepelhet egyet a Space Magazine-ban.
Írta: R. Jay GaBany
