PUN MESEC I ASTROFOTOGRAFIJA

Nakon što se raspala Rimska imperija, u Evropi je u Srednjem veku vladao priličan haos. Rimljani su odlično znali šta je potrebno za veliku državu: pismeni ljudi, vojnici, trgovci, činovnici, majstori - ali pismeni. To im je omogućilo nezapamćeni procvat u odnosu na okolne varvarske države gde de facto niko nije bio pismen. E ta Evropa je bila u Srednjem veku i dalje varvarska i, osim Crkve, praktično nije imala pismenih ljudi. U to vreme pravi procvat nauke i umetnosti, naravno koliko je to tad bilo moguće u kontekstu religije, doživljavali su arapski narodi na Bliskom Istoku. Upravo je tamo jedan astronom, Abu Mashar pisao o antičkom geniju koji je udario temelje astronomije i astrologije. On je bio potomak kraljevske loze koja je dugo vladala Egiptom i zvao se, tačnije prezivao Ptolemej.

Naravno da to nije bilo tako; Aleksandrov visoki oficir i kasnije egipatski namesnik se zvao Ptolemej Soter i njega i ovog "našeg" Ptolemeja deli nekih 400 godina. Nakon Aleksandrove smrti Ptolemej je oformio dinastiju koja će vladati egipatskim kraljevstvom još trista godina i koja će se završiti Kleopatrinom smrću i rimskom invazijom. Osim toga, Ptolemej je i inače bilo dosta često prezime među grčkom aristokratijom u to vreme. Astronom/astrolog se zvao Klaudije (Claudius) i po tom tipično rimskom imenu je jasno da je bio rimski podanik, budući da je Aleksandrijom u to vreme i dalje vladalo Rimsko carstvo; premda mašte nije falilo srednjevekovnim ilustratorima budući da su Klaudija na drvorezima uobičajeno prikazivali sa vladarskom krunom na glavi.

Ono po čemu je Klaudije Ptolemej (naučnik dakle, ne oficir) ostao poznat u nauci je njegovo kapitalno delo Almagest. Pisao je on o svemu i svačemu, čak i o teoriji muzike, ali je ovde detaljno opisao otprilike sve ono što se u to doba znalo iz matematike i astronomije. U knjizi postoji i zvezdani katalog od hiljadu zvezda koji je, istina, pun pozicionih grešaka od kojih neke pripadaju Hiparhu 300 godina ranije, neke su verovatno nasumična greška uzrokovana aljkavošću a možda je i Ptolemejev instrument bio krivo kalibrisan. Činjenica je da je neke zvezde prepisao od Hiparha a druge sam merio, postoje čak i sumnje među nekima danas da je nešto od podataka praktično falsifikovano od strane autora.

Bilo kako bilo, Almagest je bio i ostao  najznačajnija astronomska knjiga i mejnstrim ideja narednih milenijum ipo, najviše zahvaljujući katoličkoj Crkvi koja ga je usvojila u kompletu sa Aristotelom za teorijsku podlošku svoje doktrine koja je oduvek pomalo kaskala za realnošću. Srž te ideje je geocentrični sistem sveta čiji je autor napravio kompilaciju dotadašnjih vavilonskih i grčih predstava kosmosa; dakle, postoj sedam providnih kristalnih lopti ili sfera koje klize jedna unutar druge, po jedna za Sunce, Mesec i pet planeta. U centru je, naravno, Zemlja a najdalja osma sfera je rezervisana za zvezde.

Veličina Ptolemeja je bila u tome koliko je on uspeo dobro da matematički objasni svoj model Univerzuma. U Almagestu su postojala posebna poglavlja posvećena objašnjavanju takvih za to doba naprednih pojmova kao što su trigonometrija, paralaksa, Mesečev apogej, ekliptika, objašnjenje ravnodnevnice... Specijalno za model kretanja planeta postoji sistem deferenata i epicikala koji su uveli još ranije Apolonijus i Hiparh, ali je to tek Ptolemej doveo do modela koji je mogao, doduše nakratko, da predvidi kretanje velikih planeta koje je oduvek bilo naizgled haotično. Almagest je bukvalno teoriju epicikala preveo u trodimenzionalni sistem kretanja nebeskih objekata.

Velika većina primeraka Almagesta potiču iz 15. veka i prevod su mog komšije Regiomontanusa, rođenog u Kenihsbergu (selo u Donjoj Frankoniji, ne današnji Kalinjingrad) ponajviše zahvaljujući tome što je Papa Nikola V bio nezadovoljan prevodom svog ličnog sekretara koji je uspeo da ispljuje i Platona a posredno i Aristotela kog je Papa obožavao, tako da je Regiomontanus zbog tih sitnica ostao do danas najčešći i najčitaniji prevod Almagesta.

Bilo kako bilo, Ptolemej je bio jedan genije bez obzira što je bio direktno odgovoran za milenijumsku pogrešnu predstavu sveta. Koliki je bio genije govori i činjenica da je uspeo da odredi udaljenost Meseca od Zemlje, istini za volju nije on to prvi uradio nego je popravio Aristarhov rezultat ali je to za ono vreme svejedno veliko dostignuće. Ptolemej je, naime, znao za paralaksu Meseca i odatle je bilo moguće odrediti da je Mesec udaljen 59 zemaljska prečnika i da ima 0.292 zemaljska prečnika, vrednosti koje se veoma malo razlikuju od realnih. 

Genijalno.

Istine radi treba reći i da Ptolemej nije prvi koji je upotrebio ovaj metod merenja distance do Meseca. Hiparh je i ovde bio uzor, pošto je svojevremeno uporedio rezultate posmatranja pomračenja Sunca od kojih je u Dardanelima (tadašnji Helespont) bilo totalno, ali u Aleksandriji delimično. Na osnovu oblika (ne) pomračenog diska uspeo je da proceni da je udaljenost Sunce-Mesec oko 77 Zemljinih prečnika - Ptolemej je to korigovao na 59 a mi danas laserom možemo da potvrdimo da je to u proseku negde oko 59 Zemljinih prečnika. Paralaksa se može meriti i iz jedne pozicije, na izlasku i zalasku Meseca i to se onda zove dnevna paralaksa. Od izmerene vrednosti treba oduzeti komponentu Mesečevog kretanja u tom periodu (recimo da je razmak bio 8 sati, onda je Mesec prešao 360/29,5 i onda je trećina od toga oko 4 stepena). Položaj Meseca se meri u odnosu na sjajne zvezde. Ono što ostane nakon oduzimanja Mesečevog kretanja je zapravo razlika u rotaciji Zemljine kugle od 8 sati, odnosno trećina Zemljinog obima, i paralaksa za 12 sati je izračunata na 1.7 stepeni. 

Saznati paralaksu Meseca podrazumeva još prostiju metodu: znati razliku u položaju Meseca u ovom trenutku između dve međusobno udaljene lokacije čiju udaljenost takođe znate, recimo između Grčke i severnog Egipta. Za to je idealan prolaz Meseca preko Vlašića ili pored neke sjajnije zvezde, što mlađi Mesec to bolje. Tada stupa na scenu jednostavna trigonometrija: trougao Egipat-Grčka-zvezda, s tim da je Mesec na kracima tog trougla. U momentu kad to izmerite vi onda možete i da proširite priču tako što merite dužinu senke štapa u podne na određeni dan u godini (najčešće obe ravnodnevnice ili kratkodnevnica) na različitim lokacijama, odnosno u Grčkoj i severnom Egiptu. Na ovom principu mogu se grubo odrediti udaljenosti merenih lokacija jedna od druge, ne mora se pešačiti od Egipta do Grčke ili ručno meriti; takođe se dobija udaljenost merene lokacije od ekvatora (geografska širina) ali ne i meridijanska pozicija (dužina), ali svejedno, ipak je i to nešto za početak.

Ptolemej je prikupio merenja za 6300 lokacija širom tada poznatog sveta. Naravno da je to prikupio od drugih kartografa koji su za te podatke (lokalna dužina senke štapa u podne i dužina kratko- i dugodnevice) morali da priupitaju trgovačke karavane, ali je činjenica da je na osnovu toga Ptolemej u Almagestu nacrtao prvu pravu iole tačnu geografsku mapu Starog sveta. Udaljenost od ekvatora je unapred znao, a na osnovu toga koliko dana plovidbe/hodanja je potrebno između nekih lokacija Ptolemej je mogao nekako i da meridijanski položaj odokativno proceni. Mapa se prostirala od Engleske do Kine i upadljivo liči na današnje mape. Treba napomenuti i da je on takođe dobro znao da ta njegova mapa zauzima samo četvrtinu Zemljine kugle, budući da je u istom poglavlju naširoko pisao o projekciji i njenoj upotrebi u kartografiji. Drugim rečima, njegove pozicije za navedene geografske lokacije su u osnovi bile dosta tačno reprodukovane i unele su revoluciju u tadašnju a i kasniju kartografiju. Proći će vekovi i vekovi dok Merkator ne bude uveo cilindričnu projekciju; do tad je Ptolemej držao primat u kartografskom objašnjavanju, premda njegova Geografija nije bila deo Almagesta. Napisao je i delo posvećeno astrologiji (Tetrabiblos) ali je to nebitno sa aspekta ovog bloga.

Bez obzira što je oduvek bio omiljena tema umetnika, slikara, zaljubljenih parova i zaljubljenih fotografa (u fotografiju), Mesec nije uvek omiljena pojava na noćnom nebu za astrofotografe. Jeste da Mesec ume da bude romantičan, ali ume i da iritira. Kad je Mesec pun veoma malo toga možemo fotografisati kroz teleskop a da to iole valja. 

Ili ipak možemo?

Ovo je snimak načinjen ne teleskopom već teleobjektivom na 135mm i blendom f5, što mu dođe na isto i što će reći aperturom od 27mm. Teleobjektivi su u suštini umanjeni refraktori, sa nekim manjim razlikama, nebitnim za ovo štivo. Ono što je upečatljivo to je da je snimljeno kad je Mesec bio pun, svaki pojedinačni light je otkrivao plavo nebo:

 

Na snimku se vidi M35, veliko otvoreno jato koje je veliko jer je udaljeno svega 3000 svetlosnih godina od nas. Odmah pored njega se nazire mnogo zbijenije jato NGC2158 koje je toliko gusto da samo teleskop može razlučiti njegove članice (evo snimka iz 2011. godine), zapravo jato je toliko zbijeno da se ranije smatralo za zbijeno, odnosno kuglasto zvezdano jato (globularni klaster). Danas se zna da je to prastaro otvoreno jato na triput većoj udaljenosti od M35, otuda i prividno manje dimenzije. Jato je smešteno usred ravni diska Mlečnog Puta i između ostalog se i po tome da indirektno zaključiti da je otvoreno a ne zatvoreno.

Na samoj granici kadra dole desno se uočavaju tragovi Monkey Head nebule, što je i logično, pošto je mesečina sakrila sve tamnije detalje i ostavila samo zvezde. Još jedan problem za rešavanje prilikom snimanja pod punim Mesecom je i obilje gradijenata koje treba vrlo strpljivo rešavati u PS-u. Stvar koju nisam korigovao već sam želeo da ostane je čudna plavičasta tvorevina u centru kadra kad svi znamo da tamo nema nikakve refleksione magline - to je fler, odsjaj između elemenata objektiva odnosno refleksija Meseca koji je upadao u prednji element sa strane. Osim toga, sve zvezde su svoju boju povukle na plavičasto, upravo zbog činjenice da je nebo pod mesečinom plavo. Ako razmislite to je i logično, i Mesec je danju prebojen plavim nijansama.

Ponekad može i fotografski filter ispred objektiva da napravi dodatan fler, mada ako koristite iole skuplji filter ovo se neće desiti - moj B+W CPL košta više od većine objektiva na koje ih kačim, tako da nije baš sklon pravljenju flera. Primer flera sa dotičnim filterom, ali ne od filtera:

 

Generalno fler se može desiti i sa teleskopima, naročito sa njihovim koma-korektorima ili fletnerima koji nisu baš kvalitetno napravljeni. Tipičan primer je sjajna zvezda u kadru, recimo Alnitak pored Horsehead nebule. Razlog zašto postoji fler je činjenica da nemaju sve optičke površine antirefleksione premaze, odnosno nemaju kvalitetne premaze. Ovi premazi, kao što im ime kaže, služe upravo da suzbiju ovu pojavu i kad god ste u prilici - birajte optičke proizvode na kojima pieš "fully multicoated" umesto "fully coated" ili još gore "coated".

Osim što smanjuju šanse da dođe do neželjenih refleksija ovi premazi time povećavaju transmisiju svetla, odnosno ne gubi se dragoceni fotonski signal na refleksije. Naravno da to blagotvorno utiče na oštrinu i kontrast; kvalitetan optički objektiv imaće i više od par desetina optičkih elemenata, ali i transmisiju od 90-95% svetla, dok su prvi zum-objektivi iz 70-ih i 80-ih imali 5-10 elemenata i transmisiju ispod 75%. Razlika u transmisiji, logično, otpada na raznorazne refleksije koje degradiraju sliku. Ne treba reći da je bilo šta sjajnije u kadru proizvodilo vatromet duhova i odsjaja, na radost današnjih hipstera koje takve halucinacije uveseljavaju (hint: lomografija).

Dakle, Mesec smeta. Ako snimim sličan region i sličan objekat ali bez Meseca, hoće li rezultati biti drugačiji?

Ovde je snimljen sličan region zimskog Mlečnog Puta, cilj su ponovo bila otvorena jata (M36 i M37). U startu se vidi više zvezda malo tamnijeg sjaja, ali to je jedna vrsta iluzije: stek bez mesečine ima veći dinamički raspon između tamnijih i svetlijih tonova pa je više moguće u obradi rastegnuti isti, odnosno omogućiti svim zvezdama da dođu do izražaja.

Da bih bio siguran da sam napravio uporedive snimke, oba regiona su fotografisana sa po dvadesetak dvadesetosekundnih ekspozicija na 135mm, f5 i ISO1600. Merenje granične magnitude je dalo jasnu, premda ne preveliku razliku:

Bez mesečine: granična magnituda nešto ispod 14mag (ispod je fotografski a ne matematički termin i znači između 14mag i 15mag)

Sa mesečinom:  između 13 i 14mag.

Razlika dakle iznosi jednu magnitudu za najtamnije objekte, premda je vrlo očigledno da se ta magnituda prenosi na sve objekte, i one sjajnije, itekako. Fotografija pod mesečinom je u celini tamnija i manje kontrastna i to je povezano sa činjenicom da je u obradi zbog manjeg dinamičkog raspona (SNR u astrofotografskom rečniku) i gomile gradijenata bil moguće manje postići.

U slučaju da sam tri sata eksponirao (što mi ne pada na pamet za ovako neinteresantne astrofotografske mete kao što su otvorena jata, njih jednostavno nema potrebe dugo eksponirati) napravio bih zasigurno veću razliku, premda ne verujem da bi to moglo da bude upadljivo više. Razlika na teleskopu 150/750 između punog i mladog Meseca uobičajeno ide oko dve magnitude, sa teleobjektivom bi pod apsolutno idealnim uslovima moglo da bude tako. Razlika je zapravo u tamnim tonovima, odnosno u tome gde se nalazi granica tamnog koja je prikazana. Na drugom snimku se vide naznake raznoraznih maglina koje su očigledno malo svetlije od okolnog neba, dok snimak pod mesečinom ne pokazuje apsolutno nikakvu nebuloznost u tom, inače veoma maglovitom delu Mlečnog Puta.

Ovo se poklapa sa rezultatima koje dobijaju drugi ljudi. Moguće je deepsky objekte snimati i pod punim Mesecem, tu se onda mesečina tretira kao klasičan LP koji, za razliku od istog, nije moguće filtrirati. Ali ako se dovoljno dugo eksponira ljudi su dobijali dobre snimke Horsehead nebule i okolne maglovitosti, premda stoji konstatacija da kad bi isto toliko eksponirali u noći bez mesečine snimak bi bio još bolji.

Dugujem vam obeleženu verziju: 

M36 - ogromno otvoreno jato sastavljeno iz relativno sjajnih zvezda. Udaljeno je oko 4100 svetlosnih godina i čine ga skoro isključivo gigantske plave zvezde, što uz njihovu veoma brzu rotaciju čini upadljivu sličnost sa otvorenim jatom M45 (Plejade ili Vlašići). Brza rotacija je inače spektroskopski dokazana po širenju spektralnih linija. Još jedna sličnost je i činjenica da, kad bismo M36 smestili na udaljenost Plejada, tj deset puta bliže nego inače, po dimenzijama i uopšteno vizuelno jato M36 bi izgledalo veoma slično Plejadama.

M37 - jato koje se nalazi na sličnoj udaljenosti kao i prethodno, sa sličnim dimenzijama (prečnik dvadesetak svetlosnih godina) ali sa jednom upadljivom razlikom: mnogo više sitnijih zvezda. Ovo znači da je jato starije od M36 i daje vremenom već evoluiralo tako što su masivne plave zvezde već doživele masovnu pogibiju, tako da imamo i dosta crvenih giganata kojih M36 nema. Za razliku od prethodnog jata koje ima šezdesetak članica, ovde je prebrojano preko 400.

NGC1931 - refleksiono-emisiona nebula oko malog jata; vidi se samo njen najsvetliji deo usled kratke ekspozicije. Ako je M36 imalo sličnosti sa M45, ovde imamo sličnost sa Orionovom maglinom, kako po pitanju vrste magline (i emisiona tj jonizaciona područja, i refleksija na prašini) tako i po činjenici da i ovde imamo u centru mlade zbijene zvezde koje podsećaju na Trapezijum klaster, doduše sa tri članice a ne četiri.

IC417 - takođe emisiona nebula oko malog jata, samo bez refleksione komponente. I ovde se vide samo naznake koje su za teleobjektiv sa nepunih tri centimetra aperture i kratko eksponiranje na nemodifikovanom aparatu sasvim normalna stvar.

NGC1907 - nejasno je ko je prvi otkrio ovo jato, Le Gentil ili Herschell. U pitanju je malo otvoreno jato od tridesetak zvezda sjaja 9-12mag. 

NGC1893 - još jedno otvoreno i kompresovano jato, samo na dugim ekspozicijama bi se videlo da je jato utopljeno u ogromnu emisionu maglinu (IC410). U infracrvenom spektru je ovde detektovano oko četiri hiljade mladih zvezda od kojih su sve okružene nekom vrstom protostelarnog diska koji ih krije u vidljivom spektru. Zapravo vrele zvezde emituju svetlost na svim frekvencijama, logično i u vizuelnom; a vreli cirkumstelarni diskovi koji su ipak neuporedivo hladniji od zvezdane površine emituju u infracrvenom. Što je disk hladniji to je njegova emisija pomerenija ka dubljem IC delu spektra.        

Zaključak: pun Mesec služi da se sedi kući i obrađuju fotografije.