PRIČA O DVA PATULJKA

Nigde nije jasno naglašeno kada su se kao pojam prvi put pojavili u istoriji i odakle tačno potiču patuljci. Sigurno je da koren vuku iz nordijske odnosno germanske mitologije, ali je to u mračnom Srednjem veku predstavljalo zapravo jedan dualizam natprirodnih bića: velike i svetle pojave su bile vile, a mali i pohlepni, vrlo često ružni su bili patuljci. Nema nikakve sumnje da su ovakvi stereotipovi ukorenjeni s razlogom. Primer patuljastog rasta uz možda još neke genetske anomalije (Daunov, Tarnerov sindrom, ahondroplazija...) snažno ukazuje da se dotična jedinka ne uklapa u standardne kriterijume fizičke lepote i poželjnosti. Još gore: osim relativne nesposobnosti za produktivan srednjevekovni život (gde su na ceni primarno bili snaga i zdravlje) ovde imamo i mogućnost prenošenja deformiteta na potomstvo, ne uvek i ne kod svih sindroma ali je ovo u praksi bilo više nego poznato. Ljudski patuljci se drastično razlikuju od mitoloških: patuljci iz bajke su vrsni radnici, opasni i sposobni, snažni, žive u šumi ili pod zemljom i poprilično su bogati.

I tako su se onostrana bića iz bajki vrlo korisno podelila na vile i patuljke, tj lepe i ružne. 

Najpoznatiji i najstariji zapisani nemački ep, onaj iz kasnog Srednjeg veka je bila saga o Nibelunzima gde je radnja dobrim delom inspirisana istorijskim događajima iz perioda tzv Velike seobe naroda. Nibelung je kralj patuljaka čije blago otima Zigfrid; blago ostaje vlasništvo burgundske kraljevine koju nakon toga uništava Atila Hun.

Jedan primerak rukopisa ove sage pisan na pergamentu je otkriven pre 500 godina u dvorcu Prunn. Smatra se da je nastao oko 1200. godine, dakle daleko nakon inspirišućih događaja. Nemačka književnost inače pre ovog perioda praktično nije ni postojala.

 

Dalje su patuljke kao pojam preuzeli braća Grim a onda kasnije Tolkin i Dizni i ono što nas danas asocira kad mislimo o patuljcima je najvećim delom inspirisano upravo ovim autorima.

Ali i u nauci ima dosta toga što je povezano sa patuljcima, i to ne samo u medicini. Imamo u astronomiji recimo patuljaste planete, patuljaste zvezde i galaksije. Doduše apsolutno nijedna paralela ne stoji sa mitološkim patuljcima.

 

Dosta o mitologiji, idemo na nauku. U principu strmoglav napredak ljudske civilizacije se desio odmah nakon Renesanse. U pitanju je bila industrijska revolucija koja ne bi bila moguća bez velikog napretka u nauci, fizici i matematici prvenstveno. Do tada matematika jednostavno nije imala nikakve potrebe da se dalje razvija od svojih srednjevekovnih polja primene koja su se ograničavala na trgovinu i relativno primitivno bankarstvo, a što je sve moglo dobrim delom i usmeno da se izračunava. I odjednom se pojavila nova oblast matematike gde 1+1 nisu uvek nužno 2, odnosno postalo je potrebno raditi sa veoma kompleksnim sistemima gde nije moguće sve precizno opisati, odnosno nužne su aproksimacije.

Razlog je bila pojava parne mašine. Termodinamika i dinamika fluida ne mogu da se bave pojedinačnim molekulima gasova ili tečnosti, moraju da imaju funkcionalne modele koji rade u praksi - tako je početkom XIX veka nastala statistička komponenta u fizici i mehanici koja je zasnovana na teoriji verovatnoće. Pošto se to pokazalo kao veoma korisno, primena je sledila i u drugim oblastima, pa tako imamo upotrebu ovog pristupa danas i u biologiji, medicini ili sociologiji. Virijalna teorema je dobar primer toga, veoma kompleksni sistemi mogu biti posmatrani (kao npr vodena para unutar cilindra parne mašine) i njihova kinetička energija veoma precizno izračunata bez brojanja svih molekula, dakle pomoću ove aproksimacije i veoma brzo su se ljudi dosetili da teoremu primene i na druge sisteme. Konkretno galaksije, pa tako imamo virijalnu masu i virijalni radijus. Imajući u vidu veliku količinu tamne materije u i oko svih galaksija, dotični radijus postaje ne baš laka kategorija za određivanje i proučavanje, otuda i primena ovog pristupa.

Računica nije laicima jednostavna ali najprostiji zaključak glasi da je kinetička energija jednaka negativnoj polovini potencijalne energije (T=-1/2U) i radijus unutar koga to važi se naziva virijalni radijus. Unutar tog radijusa su svi objekti gravitaciono vezani za glavni objekat (npr galaksiju). Razlog zašto ovo računati na ovaj način a ne primeniti stoput prostiju Njutnovu mehaniku je činjenica da galaksije nisu ni čvrsta ni homogena, a ni tačkasta tela. Skupove od više milijardni zvezda bismo mnogo lakše svhatili kao neki fluid ili gas, premda one nisu ni to, ali pristup primenjen na gasove može biti od koristi, kao što se iz priloženog vidi.

Tačno na granici i malo izvan virijalnog radijusa naše Galaksije nalazi se jedna mala nepravilna galaksija koja, po toj definiciji, nije satelit Mlečnog Puta. Nije jasno da li je oduvek to bilo tako, zapravo moguće je da je galaksijica sigurno jednom a možda i u par navrata upadala u naš radijus, što bi onda značilo gravitacioni uticaj na nju, što bi dalje značilo tumbanje i razvlačenje gasa i prašine a što bi sve na kraju ishodilo rađanjem zvezda. I zaista, zvezde u ovoj galaksiji uglavnom pripadaju jednoj generaciji stvorenoj pre oko 3-5 milijardi godina.

Radi se o dvostruko uvećanom isečku iz većeg snimka pedeseticom. Galaksija o kojoj je reč je Bernardova galaksija ili NGC6822, patuljasta zvezdana asocijacija koja je otkrivena tek 1884. godine od strane gorepomenutog astronoma koji je pritom koristio svoj ahromatski refraktor. U septembru 1925. godine je, dakle pre tačno sto godina E. Hubble objavio jedan, za to vreme prilično kompetentan rad na temu ovog oblačka i time rasvetlio dosta detalja koji nisu bili poznati.

Rad počinje veoma interesantnim opisom objekta koji se tretira kao zvezdani klaster; kao i kako zapravo NGC6822 izgleda u različitim teleskopima. Habl navodi dimenzije 20x10 minuta što se poklapa sa mojim merenjem na ovom isečku, ja sam dobio čak i malo više: 21x12 uglovni minut. Sa tog aspekta, dakle, mogu biti zadovoljan što suštinski nije kompliment opremi ili astrofotografu već tamnom nebu. Sličnost sa Magelanovim Oblacima je prilično upadljiva i nema ko je nije uočio zadnjih stotinak godina. 

Bernard je isprva ovaj objekat zapazio slučajno petoinčnim refraktorom na nekom malo većem uvećanju, ali se nije u tom trenutku preterano bavio time. Iduće godine je hteo da tačnije zabeleži poziciju i upotrebio je drugi instrument, šestoinčni refraktor na ekvatorijalu, koristio je tada takozvani kometarni okular, sinonim za širokougaoni. Nekadašnji teleskopi su obično imali po jedno uvećanje odnosno jedan okular, nikog nije preterano zanimalo sakupljanje okulara i njihova zamena. I upravo tu se krije razlog njegove odvale: 

"Čini se da je (maglina) mnogo veća i gušća nego prošle godine i ja sa sigurnošću mislim da se uvećala po gustini i veličini od tad... Ovo je verovatno varijabilna nebula."

Naravno, morao je da dođe mlađi kolega Habl i da objasni ovu neozbiljnost - uzmi oba instrumenta i uporedi ako već ne možeš da fotografišeš, nemoj da gledaš različitim teleskopima na različitim uvećanjima i u različitim godinama. Eto koliko su nekada subjektivnosti dominirale nečim što bi moralo da bude ozbiljan naučni pristup. Za razliku od njega, Habl je gledao ovu maglinu u više instrumenata i apsolutno mu je bila jasna činjenica da neke blede nebule ne mogu da izdrže velika povećanja. Naime, u tražiocu teleskopa na Mt Wilson-u, dakle tražioc je ahromat 100mm male žižne daljine, maglina je apsolutno vidljiva. U primarnom fokusu Hukerovog teleskopa (2.5 metara Njutn ali po potrebi i Kesgrejn) koji je par decenija bio najveći na svetu, recimo da se ova galaksijica skoro uopšte ne može videti. Vide se najsvetliji detalji, ali pošto dotični teleskop operiše na f12 (i to sa reduktorom), 55mm TV Plössl daje nekih 600x uvećanja. Habl je rado koristio ovaj teleskop vizelno, i danas instrument radi spektakularno ali je činjenica da nije zbog toga konstruisan. Retki srećnici koji plate za noć pod ovim, najvećim na svetu vizuelnim teleskopom prijavljuju da su sva Messier zbijena jata razbijena do samog centra, dvojne zvezde apsolutno briljiraju, a M57 u Liri prikazuje i centralnu zvezdu i spoljni sloj gasa van prstena, doduše stidljivo. Sam prsten se vidi direktnim vidom. Dakle - brutalna sabirna moć nije ujedno i najbolja za baš sve mete.

Sledeće godine (1887) je ovo nebesko telo je planirano za proučavanje refraktorom na opservatoriji McCormick i potpuno je preskočeno, odnosno nije bilo uočeno. Pošto se radi o teleskopu koji je u vreme Građanskog Rata bio drugi najveći teleskop na svetu, ova stvar je bila pomalo neočekivana. Alvan Clark je bio proizvođač vrhunske reputacije a apertura slična beogradskom Cajsu je garantovala da će pogled na sitnije mete da bude brutalno sjajan i kontrastan. Međutim, uočeno je samo par maglina unutar NGC6822 ali ne i sama galaksija, tako da su Bernardov opis i oznaku pripisali sjajnijoj maglini. Uprkos očiglednim neslaganjima, IC katalog je njihov opis uvrstio u svoje prvo izdanje, a zanemario Bernardov. Na kraju krajeva, opservatorija je u tom momentu imala kredibilniju reputaciju za onoliko puta koliko je njihov teleskop bio veći od Bernardovog.

I sledeći (ne) srećnici su sa NGC6822 slično prolazili: Howe sa polumetarskim refraktorom vidi samo sjajniju emisionu maglinu a Bigourdan sa 300mm refraktorom nije uočio baš ništa, ni dve maglinice ni celu njihovu matičnu galaksiju. Očigledno je da se Francuzov teleskop nalazio u slepoj zoni: suviše veliki da prikaže celu NGC6822 i suviše mali da prikaže planetarne i emisione magline unutar nje  - ovo je Hablovo originalno objašnjenje, a ne moje razmišljanje o instrumentima pored kojih nisam u životu ni prošao a kamoli kroz njih pogledao.

Konačno je 1906. godine neko rešio da fotografiše taj deo neba (Wolf sa opservatorije Hajdelberg) i to je delimično razrešilo dilemu "grupe nebula", kako je tad bila poznata ova zona. Sledeći je posle 15 godina bio Španac Perrine koji je 75cm reflektorom fotografisao ovu zonu i koji je prvi sklopio sve kockice mozaika i veliku NGC6822 sa Bernardovim opisom razdvojio od njenih sitnijih maglinica. On je bio i prvi koji je napravio paralelu između ovog objekta i Magelanovih oblaka, a onda su se magline dočepali Amerikanci sa teleskopom od dva ipo metra.

Habl je sukcesivno svake noći snimao ploče i zatim ih pregledavao; otkrio je ukupno 15 promenljivih zvezda od kojih su 11 očigledno bile cefeide. Magnitude su sve bile između 18 i 19mag, dakle nešto baš na granici mog teleskopa; ali za razliku od mene Habl je mogao da izračuna i distancu na osnovu merenja perioda i sjaja koje je prethodno Shapley izmerio za cefeide u našoj Galaksiji i u Magelanovim Oblacima - period cefeida u NGC6822 je varirao između 12 i 64 dana. Treba reći da je Habl eksperimentisao sa različitim ekspozicijama, od jednog sata do tri ipo sata; zadovoljavajuća preciznost je išla sve do 19.1mag. On je to objasnio da su vrlo često snimci nastali na nižoj visini, što u kombinaciji sa velikom aperturom daje i veliku turbulenciju; plus promene u geometriji gigantskog ogledala a samim tim i fokusa. Krajnji rezultat bi bio da zvezde nisu tačkice već mrljice, a kod zvezdica tamnijeg sjaja ovo je stvaralo paradoksalno veći sjaj. Tačnije ploča je zvezde ispod magnitude 19.1 prikazivala svetlijim nego realno, tako da su isključene iz posmatranja. Ovom treba dodati činjenicu da su sve zvezde bile istog prečnika ali se razlikovao sjaj same svetle mrljice, odnosno gustina fotoreaktivnog medijuma na ploči. Kada mi danas radimo aperturnu fotometriju digitalnim senzorima i prethodno defokusiramo, dobijamo upravo taj isti efekat - sve zvezde su svetle mrlje istog prečnika a sjaj mrlje se razlikuje (i korelira sa sjajem zvezde) tako da mi to onda merimo. Habl nije mogao u ono vreme tako da uradi tj da defokusira jer je sve vreme radio na graničnoj magnitudi Huker teleskopa, defokusiranje bi mu obrisalo recimo pet magnituda i primoralo da meri samo najsjajnije zvezde, ne i ove tamnije, i zato je morao malo više da se pomuči sa blink-komparatorom.

Koristeći prethodno otkrivenu vezu između perioda i sjaja kod cefeida (Swan Leawitt), odnosno računsku korelaciju za distancu (Shapley), Habl je uspeo da dođe do udaljenosti od 700 hiljada svetlosnih godina. Prava vrednost za NGC6822 je skoro duplo veća - 1.6 miliona svetlosnih godina, i jedina Hablova greška je bila to što nije znao da zapravo postoje dve grupe cefeida: klasične i tip II. Ove druge su male, prastare zvezde, nastale iz zvezda Populacije II i samim tim za njih važe drugačije relacije period-sjaj. U principu vrednost luminoznosti za tip II cefeida je za oko 1.5mag niža, obratite pažnju da to znači da su te zvezde za toliko sjajnije; i onda ako u posmatranom uzorku imate kontaminaciju tipom II imaćete i pogrešne rezultate. Za 1.5mag sjajniju zvezdu u apsolutnom smislu imaćete četiri puta veću distancu; ako je Habl sabirao babe i žabe pa mu je pola zvezda bilo tip II eto odakle greška.

Meni je za nalaženje ove galaksijice poslužila pedesetica na fulfrejmu, odnosno 31 snimak od 30sec na f2.8. Petnaest minuta se ne čini kao preterano puno signala, ali ako se f2.8 uporedi sa npr f8 (tipičan RC, SC je f10) onda bi za isti signal trebalo eksponirati nešto preko dva sata. E sad, tu ima svakojakih kompromisa: pedesetica je veoma mala žižna daljina i nikakve detalje tu ne treba očekivati kao prvo, a kao drugo blenda f2.8 na ne baš vrhunskom objektivu donosi gomilu drugih optičkih problema.

U prvom redu biće problematična korekcija boja. Zapravo biće problem nepostojanje iste - ovo je najgrđi ahromat koji se može zamisliti.

 

Doduše uz mnogo ispravljanja to se može nekako dovesti u red, vinjetiranje takođe, ali ostaje činjenica da Mlečni Put može (i treba!) bolje da izgleda. Problem očigledno pravi (ne) korekcija boja na periferiji, nešto što jeste problem optike ali generalno i strukture sanih fulfrejm senzora koji na periferiji primaju zrake pod prilično velikim uglom. Napraviti objektiv koji paralelno šalje zrake na senzor (tzv telecentrični) jeste moguće ali bi takav objektiv za FF bio zaista ogroman.

Ispravljena, finalna verzija:

 

Postoji još jedan način - izbaciti boju iz jednačine. U tom slučaju se bavimo samo korekcijom iluminacije na periferiji, hromatskog šuma nema a i hromatska aberacija je odsutna. Rezultat: u rastezanju se može malo dalje otići.

 

U onom momentu kad tamne magline u Mlečnom Putu budu tamnije od fona neba, znate da ste prilično daleko stigli u razvlačenju. To je uostalom tako i u realnosti, iz kosmosa dugim ekspozicijama ćete dobiti veoma sličan, premda mnogo kontrastniji snimak. Ali meni ne privlači to pažnju, već jedna mala struktura levo od NGC6822:

 

Vidi se kao minimalno rasvetljenje; u pitanju je Sh2-63. U startu je gospođa Lynds tu bledu maglinicu svrstala u svoj katalog svetlih objekata (LBN86) kao emisionu maglinu, kasnije je Sharpless to takođe uradio i svi su mislili dugo vremena da je reč o Ha-alpha regionu. Razlog za ovo je bio paradoksalno prost: maglina je bila relativno svetla na fotografskim pločama u crvenom kanalu, jednako kao i u plavom, i zaključak je bio (ne znam kako) da je to onda emisiona maglina. Na stranu što bi emisiona morala da bude svetlija u crvenom i koliko su tadašnje emulzije bile ispravno proizvedene, eksponirane i razvijane, ali trebalo je usmeriti spektroskop i onda donosit zaključke.

Dakle, ovo je tamna i ujedno refleksiona maglina, neko se kasnije setio spektroskopa i ako bi se eksponiralo satima trebalo bi da bude sivobraon boje. Ono što je pravo pitanje je šta će ta maglina tamo, relativno daleko od galaktičke ravni, praktično prema halou? Odgovor za sad ne znamo, ali znamo da je ovo jedan od najbližih molekularnih oblaka - udaljenost iznosi oko 700 svetlosnih godina.

Još ponešto o patuljcima. Grupa britanskih astronoma je rutinski merila radijalne brzine zvezda prema centru Mlečnog Puta i 1994. godine su naišli na čudan rezultat u sazvežđu Strelca. Unutar Galaksije je postojala grupa zvezda sa kretanjem koje se potpuno ne uklapa, odnosno ta grupa zvezda se kreće sasvim drugačije od ostatka Galaksije. Tog momenta je bilo kristalno jasno da su otkrili patuljastu galaksiju koja orbitira oko centra Mlečnog Puta. Galaksija je prikladno nazvana Sagittarius Dwarf Spheroidal i prečnika je oko 10 hiljada svetlosnih godina, a nalazi se na oko 50 hiljada svetlosnih godina od centra naše Galaksije. Pa gde je onda taj patuljak?

 

Ako bih snimao u infracrvenom opsegu možda bih i mogao da snimim patuljastu galaksiju, koja po dimenzijama uopšte nije patuljasta - ali jeste patuljak po broju zvezda i masi gledano. Ali snimanje u IC spektru je dvostruka glavobolja: nemodifikovani aparati veoma slabo reaguju na dotične frekvencije i potrebne su veoma duge ekspozicije čak i danju, a noću tek; plus što vodena para u atmosferi izuzetno efektivno blokira infracrvenu svetlost. Dakle, nema ništa od detekcije ovog patuljka koji se ionako nalazi sakriven s druge strane označenog dela Mlečnog Puta. Jedina vidljiva struktura ove galaksijice je zbijeno jato M54 koje bi trebalo da predstavlja ili jezgro Sgr dE ili je vremenom gravitaciono uhvaćeno i inkorporirano u patuljastu galaksiju.

Sam patuljak osim malog broja zvezda sadrži i veoma malo prašine a neutralnog vodonika praktično nema uopšte. Zvezde su u većini prilično stare (Populacija II) i sa niskim sadržajem metala, premda ima nekoliko generacija; dok nam razvučeni oblik galaksije govori da je na delu gravitaciono rastezanje od strane Mlečnog Puta. Patuljasta galaksija je razvučena pod uglom od 90 stepeni prema ravni naše Galaksije i modeli orbite predviđaju različite scenarije, od skorog gutanja do mirnog orbitiranja još ko zna koliko vremena. Početkom dvehiljaditih je otkriven čak i Sagittarius Stream, vrlo bledi zvezdani lanac koji označava putanju ove galaksije u prošlosti. Detaljnije studije su čak i spiralni oblik Mlečnog Puta odnosno konstantno održavanje istog objašnjavale gravitacionim dejstvom bliskog satelita - 50 hiljada godina je naime veoma blizu za jednu galaksiju, Sunce je primera radi ipak udaljenije od centra Galaksije. Danas se smatra da je u proteklih nekoliko milijardi godina ovaj patuljak više puta prošao direktno kroz ravan Mlečnog Puta.

Eto, ima itekako logike u tvrdnjama srednjevekovne ezoterije da patuljci poseduju osobinu nevidljivosti.