HERŠELOVE PUKOTINE

Jedno dečije prosto pitanje: koje su boje oblaci?

Odgovor bi najkraće glasio: zavisi. Gledani odozgo kumulusi su blistavo beli, pošto je takva i Sunčeva svetlost koju oni odbijaju. Bela je mešavina svih boja u spektru sa akcentom na zelenu, a to je i razlog zašto nemamo zelene zvezde - imamo ih itekako, ali one su zapravo bele. Sredina njihove emisije je u zelenom kanalu, ali pošto nijedna zvezda ne emituje samo u uskom opsegu spektra kao što je to jedna boja, njihove boje (uključujući i dominantnu zelenu) se pomešaju i naprave belu.

Dakle, predstavljam vam zeleni oblak koji je možda i beo.

Dobro, ovo je šala pošto je fotografija crno-bela, ali oblak odozgo u podne jeste beo i to svi znamo. Uostalom, reč je o parodiji na Kreatora. Sa strane osvetljeni oblaci imaju vrlo sličnu boju: ove dve superćelijske oluje se razlikuju u boji pošto je udaljenija crvenija zbog veće apsorpcije plave nego crvene svetlosti.


Zašto je njihova boja bela, zato što je to boja Sunca koje ih obasjava u tom momentu. Druga je stvar kakve je boje oblak sa suprotne, donje strane. Obično je tamnija nijansa u pitanju, pošto se radi o senci.

To koliko će oblak biti taman zavisi od njegovih dimenzija, ali i sastava. Kod oblaka koji su sastavljeni iz vodene pare (nižih i manjih kumulusa) boja će biti manje intenzivna od oblaka sastavljenih iz ledenih kristala (kumulonimbusi), a i sama debljina oblaka igra ulogu. Na kraju ne zaboravimo transparenciju koja može itekako da istakne tamniju bazu oblaka.

Oblak može i da ima zelenkastu bazu, to onda svedoči o tome da se u olujnom oblaku nalazi velika količina vode uglavnom u obliku kiše, više nego u obliku leda. Radi se o specifičnoj vrsti loma svetlosti; Sunce je nisko nad horizontom i sa crvenkastim tonovima Sunca dolazi do mešanja sa tamnoplavom bazom oblaka i dobijamo zelenu nijansu. Taj isti oblak u podne bi, dakle, imao tamnoplavu bazu. 

Na kraju krajeva, dobar deo odbijenih zraka nekog objekta zavise i od boje/frekvencije upadne svetlosti. Kad je Sunce na zalasku onda su i oblaci crveni; noću poprimaju smeđu boju svetlosnog zagađenja od gradova, itd.

Međutim, oblaci na drugim planetama mogu da budu sasvim drugačijih oblika, boja i prirode. Sam oblak je zapravo aerosol sastavljen iz minijaturnih tečnih kapljica ili smrznutih kristala, koji, za razliku od ostatka gasa u atmosferi, ne propušta svetlost u vidljivom spektru. Kod nas na Zemlji oblaci su vodeni i definisani su tačkom rošenja kad se vlaga u vazduhu kondenzuje u vidljivu mutnu masu koja je neprozirna. Ali oblaci ne moraju da budu samo vodeni; ima i prašine i drugih gasova kod erupcija i požara, a posebna vrsta oblaka je pirokumulus kod velikih požara koji predstavlja kombinaciju pepela i vodene pare.


Ovo je jedan jedini snimak od pola minuta i na blendi f1.8 koji prikazuje Scutum zvezdani oblak u centru. Iako tehnički gledano ovo nije nikakva zvezdana asocijacija odnosno zgušnjenje u strukuturi naše Galaksije, ovaj oblak jasno dominira okolinom jer je okružen tamnim oblacima koji lagano naglašavaju njegove konture. Dakle - oblak a nije oblak, jer ga oblaci okružuju.

Odavde sledi da su oblaci tamne galaktičke prašine isti kao na Zemlji, samo ih gledamo "odozdo", odnosno prema svetlijoj ravni Galaksije i onda ozgledaju tamni. Pogledajte koliko tih tamnih struktura ima u oblasti sazvežđa Cygnus (Labud):


Osim tamnih molekularnih oblaka koji sadrže, kao što im ime i kaže, molekularni vodonik (H2), ovi tamni oblaci često sadrže i čestice prašine koje su obložene slojem smrznutog ugljen-monoksida, azota ili bilo čega drugog što je na tim niskim temperaturama zaleđeno. Time dobijamo idealnu česticu koja je dovoljno krupna (ispod jednog mikrometra) da vrši apsorpciju kompletnog vidljivog spektra. Dakle, što više prašine u njemu time je oblak tamniji.

A šta je zapravo ta kosmička prašina? To je zapravo međuzvezdana prašina, kondenzat onih elemenata i jedinjenja koje je zvezda izbacila u okolni prostor. Naravno da se zvezde sastoje najvećim delom iz vodonika i helijuma koji se neće kondenzovati u minijaturne čestice prašine, ali slicijumska i ugljenična jedinjenja hoće, a njih ima značajno količinski gledano u izbačenom materijalu. Dakle, čestica počinje kao zvezdana prašina na koju se nakon toga u hladnom oblaku nataloži materijal i to onda postaje čestica kosmičke prašine.

Ono što svaki astrofotograf zna, da je Mlečni Put prošaran ovim tamnim strukturama, bilo je poznato još i Herschell-u ali prvi je kataloški uobličio Edward Emerson Barnard pre jednog veka. G. Bernard je u detinjstvu u Nešvilu svoj prvi posao dobio još dok je imao devet godina. Nije poticao iz neke bogate porodice, štaviše živeo je sa majkom udovicom u popriličnom siromaštvu i zbog američkog Građanskog rata je propustio formalno obrazovanje. Jedva da je bio pismen, u kući su imali samo par knjiga ali je njegova majka bila školovana i potrudila se da mu prenese osnovno obrazovanje. Posao koji je dobio bio je kod lokalnog fotografa - njegovo je bilo da stoji na krovu fotografske radnje i, s vremena na vreme, pomera sistem ogledala koji je Sunčevu svetlost slao dole. Time se postizalo da portretisani model ima uvek dovoljnu količinu svetlosti, a i u mračnoj komori vam svakako treba svetla prilikom izrade; to u vremenu pre električne rasvete nikako nije bilo moguće drugačije dobiti nego na ovaj način.

Mali perfekcionista Bernard je taj posao dobio i zadržao pre svega zato što su drugi klinci pre njega zabušavali na radnom mestu, tačnije spavali su na tavanu. A Sunce se dosta brzo pomeralo i trebalo je stalno korigovati. Pritom je dečak veoma brzo zapazio jednu vrlo čudnu stvar - Sunce nije zalazilo i izlazilo na istim mestima već je imalo svoje neko kretanje u toku godine.

Sa 13 godina je od brodskog durbina napravio altazimutni refraktorčić.

Sa 17 se dočepao kojekakvih knjiga, nakon što je njegov drug batalio dalje školovanje. Jedna je bila o astronomiji.

Sa 19 je svoju polugodišnju zaradu dao na svoj prvi pravi teleskop, 130mm refraktor montiran na ekvatorijal. 

Iduće godine se u Nešvilu održavala neka astronomska konferencija, gde je mlađani Bernard ugrabio par minuta da popriča sa predsednikom asocijacije, profesionalnim astronomom S. Newcomb-om. Razgovor se vodio oko pitanja kako postati profesionalni astronom i tu je Newcomb bio prilično skeptik imajući u vidu da tada, isto kao i danas, neobrazovani i pre svega antitalenti za matematiku nemaju šta da traže u ovoj oblasti. Ali mu je preporučio da traži komete, odnosno da bude profesionalni posmatrač, a da računanje putanje prepusti pismenijima od njega.

Edvard se slomio. Naredne tri godine je uzimao časove matematike da nadoknadi propušteno, a uspeo je i jednu kometu da otkrije, premda je putanja ostala neizmerena i neizračunata. Nakon toga je saznao da univerzitet Vanderbilt ima sagrađenu opservatoriju i refraktor od šest inča, kao i gomilu druge opreme - ali nema astronoma. Odmah se prijavio i dobio posao asistenta, ali uz uslov da pohađa paralelno i studije matematike. Rešeno: noću je posmatrao a danju bubao i stoga postao fakultetska atrakcija kao čovek koji nikada ne spava. 

Iskustvo iz fotografske radnje ga je učinilo pionirom u oblasti astroftografije. Štaviše, koristio je umesto gigantskih viktorijanskih teleskopa zapravo portretne objektive koji su imali, za to vreme, veoma male f-odnose. Ovo je skraćivalo vreme eksponiranja i omogućavalo veoma dubok pogled u svemir, a hromatska aberacija tih prastarih stakala je naprosto eliminisana činjenicom da se snimalo na monohromatske ploče.

Posle mnogo godina i promenjenih radnih mesta, matori perfekcionista Bernard je uspeo da između nekih četrdesetak hiljada svojih snimaka odabere najbolje i tako je nastao Fotografski atlas odabranih regiona Mlečnog Puta. Godinama je odugovlačio sa štampanjem, nalazio i otkazivao finansijere, isprobavao raznorazne tehnike štampe ali uvek je nečim bio nezadovoljan. Priča se da je i redovno visio u štampariji, odbacujući primerke koji nisu bili u skladu sa njegovim visokim standardima. Imajući u vidu da je svaki od 700 primeraka sadržao po 51 srebrni print, ovo mora da je bolelo onog ko je izdanje finansirao (Carnegie Institution). Ali je činjenica da danas sačuvani primerci prvog izdanja dostižu cenu približnu desetostrukoj ceni 130mm ahromata, njegovog prvog teleskopa. Mora da bi bio ponosan da to danas može da vidi, premda ne sumnjam da je bio ponosan na sopstvena dostignuća i dok je bio živ.

Iz mladosti je Bernard znao da je ekspozicija u fotografiji sve i svja. Ako je mrak i nemaš svetlo sa krova onda otvoriš blendu i gotovo. Zato je njegov Atlas nastao fotografisanjem kroz Bruce refraktorski teleskop koji je zapravo imao tri cevi: dve sa nečuveno brzim za to vreme f5 odnosom (10 i 6 inča aperture) i treću od 5 inča koja je služila za vizuelne korekcije praćenja. Bernard je nastavio da vrlo malo spava i mnogo radi; kažu da je voleo da peva ali da za tako nešto uopšte nije bio talentovan. Kad se čulo pevanje iz kupole Bruce teleskopa znalo se da je seeing odličan.

Njegov katalog, nastao 12 godina nakon štampanja Atlasa, podseća na Messier katalog s tom razlikom što ima 370 unetih objekata - i svi su tamni a ne svetli kao Messier-ovi objekti. Velika većina su otkriveni i opisani putem fotografije, pošto se vizuelno malo toga može od ovih tamnih nebula detektovati (mada nije i nemoguće, videćemo kasnije). Njegova koleginica Beverly Turner Linds je 1962 napravila još dva mnogo kompleksnija kataloga, po jedan za svetle i jedan za tamne magline odnosno oblake. Svetli se zove LBN (B znači Bright) a tamni LDN; recimo samo da tamnih unosa ima 1800 u katalogu.

Bernard je bio prvi čovek koji je shvatio da su (makar pojedine) tamne nebule zapravo i tamnije od okolnog neba. Ovo onda nepogrešivo dovodi do zaključka da to nisu samo pustinje bez zvezda već su zapravo tamni objekti koji kao neke zavese skrivaju svetlost zvezda iza njih. Treba imati u vidu da su svi vizuelni izveštaji do tada govorili o napuštenim regionima lišenim zvezda, apsolutno niko nije bio u stanju da pretpostavi da i ove tamne oblasti imaju neki svoj sjaj.

Jedan deo Barnard i LDN objekata je vidljiv na ovom isečku i obeležen:

Interesantan razgovor se vodio, tačnije prepiska je bila u pitanju, unutar porodice Herschell u prvoj polovini XIX veka. Naime, Caroline je svom nećaku i sinu W. Herschell-a, John-u predložila da obrati pažnju na sazvežđe Scorpius gde se njegov otac vraćao više puta i gde je naveo da tu postoji nešto više od odsustva zvezda. 


John je odgovorio da upravo proučava Škorpiju i da je prepuna prelepih globularnih klastera. Usledio je odgovor baba Karoline 11. septembra 1834 (u tom momentu je imala 84 godine i perfektno se sećala šta je njen brat izgovorio 50 godina pre toga): batali globularna jata, nije u pitanju to, sećam se da je tvoj otac posle duže tišine rekao:

"Hier ist wahrhaftig ein Loch im Himmel!"

U prevodu, ovde zaista imamo rupu u nebu. I vidi čuda, John Herschell je smesta potražio i našao pet praznih prostora u Škorpiji bez praktično i jedne jedine zvezde. Na ovom snimku se vide Antares levo, M4 zbijeno jato desno i NGC6144 iznad, čineći dobro poznati trougao.

Pošto je snimljeno teleobjektivom na 250mm i f5.6, uz relativno kratko izlaganje, pogled može vrlo približno da imitira Herschell-ov teleskop. Upravo gore se vide pomenute praznine, tačno kako je pre dvesta godina opisano - prostor jednostavno bez zvezda. Pošto je ovo isečak, bolje se možda zapaža na celom snimku:


Na dužim ekspozicijama ili snimcima sa više signala bi se to bolje videlo. Pokušao sam isti region da snimim pedeseticom na f2.8 koja za vrlo kratko vreme na ISO1600 presaturira nebo (ponekad za minut, a na tamnijem nebu se izvuče 2-4 minuta) i nakon 35x30sec evo rezultata:


Svi mislimo da je nebo pored mora veoma tamno što uistinu ima smisla, ali čak i kad je vedro, čak i kad nema Meseca, vrlo često bude očajno. Crna Gora tu nije nikakav izuzetak, turbulenciju stvaraju ogromne planine duž obale a velika vlaga koja najčešće bude u vazduhu tokom letnjih meseci naprosto uništi transparenciju. Ovu fotku možete stoga posmatrati samo u edukativnom smislu: dinamički raspon zbog nikakve transparencije je veoma mali, šum kao posledica izvlačenja veliki, odnosno između mene i neba se prostirala takva izmaglica da je zvezde Škorpije jedva bilo moguće prebrojati. Jato M4 se jedva naziralo u dvogledu 10x60.

Moja omiljena lokacija u Nemačkoj u poređenju sa ovim naprosto razvaljuje...

Na primer, tamo svega osam poluminutnih ekspozicija u sazvežđu Perseja, i to objektivom isto na f2.8 i blizu zenita daje mnogo bolji pogled na tamne nebule:


Vrlo logično, uskoro je krenulo špekulisanje o tome šta ove tamne strukture znače. Sam Herschell je imao jednu interesantnu hipotezu: pored M80, tačnije pored Ro Oph imamo tamnu rupetinu bez zvezda; veoma je verovatno da je jato M80 gravitaciono pokupilo zvezde iz tog prostora i formiralo globularni klaster. Ili npr pored Antaresa imamo tamnu nebulu a ujedno i dva zbijena jata (M4 i NGC6144), ništa logičnije nego da su ta jata odgovorna za prazan prostor. Prva tamna oblast je levi krug:


U tom smislu su tamni prostori jedna svojevrsna pukotina u galaktičkoj strukturi kroz koju možemo da vidimo praznu pozadinu Galaksije, jer naša Galaksija je sve što postoji, van nje je beskonačni mrak po Herschell-u. Pred kraj svog života William je bio mišljenja da se Galaksija skupljala sa protokom vremena usled dejstva univerzalne gravitacije. Ceo Mlečni Put je bio prošaran pukotinama i tamnijim regionima i po njemu je ovo bio dokaz kontrakcije.

Kasnije je sin Herschell na svojim putovanjima na južnu poluloptu uspeo da identifikuje ukupno 49 ovakvih "napuštenih" regiona. Čak je ostao njegov vrlo kontrastan crtež crne ključaonice u centru magline oko Eta Karine. Ne baš iznenađujuće, Barnard je kasnije sve ove tamne objekte fotografisao i klasifikovao kao svoje; premda je i sam Barnard u prvo vreme delio mišljenje oca i sina Herschell-a da su te oblasti zapravo prazan prostor. Kao što je već napomenuto, William Herschell je Mlečni Put smatrao jednim u suštini ravnim slojem zvezda, trodimenzionalno shvatanje galaksije je za njega bilo potpuno nepoznat koncept. Ove tamne oblasti su naprosto po njegovom mišljenju bile rupa u tom zvezdanom sloju kroz koji se videla pozadina, odnosno kosmos sam po sebi. Međutim, u njegovim beleškama iz 1782. godine postoji jedna interesantna crtica gde on dozvoljava mogućnost da su neke zvezde Mlečnog Puta zatamnjene usled postojanja medijuma koji bi bio između tih zvezda i nas i vršio apsorpciju. Paralela sa izlaskom/zalaskom Sunca ili Meseca koji na horizontu dobijaju crvenu boju je bila upadljiva: on je dalje naveo da najsitnije teleskopske zvezde vrlo često imaju crvenu boju ili naginju ka njoj i to je njemu bio (ispravan) dokaz postojanja apsorpcije. Međutim, ovu svoju ideju on dalje nije razradio ili primenio na tamne oblasti.

Jezuita i direktor Vatikanske opservatorije Angelo Secchi se prvi setio da spektroskop usmeri u tamnu oblast pored jata NGC6520 koju je on otkrio. Rezultat je bio njegov zaključak da to nikako ne može biti prazan prostor budući da ima svoj spektar koji je bio vrlo sličan drugim gasnim maglinama. U narednim decenijama će njegovo razmišljanje lagano postajati mainstream, Heršelove rupe i ključaonice će sve više bledeti i tako će biti sve do Drugog svetskog rata kada će Baade otkriti prostor od jednog stepena u širinu koji je bio prava rupa odnosno prozor koji nam dozvoljava da vidimo inače skrivene delove naše Galaksije u neposrednoj blizini centra. Ova rupa je, logično, bila sve samo ne tamna.

Eto, dakle, postoje i svetle i tamne i rupe i magline i svi su u pravu i niko nije u krivu.

Коментари