Если вы когда-либо видели красивое изображение Вселенной, поблагодарите этого первооткрывателя, о котором вы, вероятно, никогда не слышали.
“То, что вы делаете, это то, что у вас есть чертежная доска и карандаш в руке у телескопа. Вы заглядываете, делаете какие-то пометки на бумаге и снова заглядываете». - Клайд Томбо, первооткрыватель Плутона
Из ясного темного места безлунной ночью чудеса Вселенной были доступны всему человечеству с тех пор, как люди существуют: сотни тысяч лет.
За исключением нескольких звезд, которые появились или исчезли из поля зрения человека, случайных новых или сверхновых звезд, а также медленного движения звезд, комет и астероидов по небу, ночь небо не сильно изменилось за это время. Но за последние несколько сотен лет наше понимание этого изменилось, и началось оно, пожалуй, с самого известного астронома в истории: Галилея.
Когда Галилей направил свой телескоп в небо, он открыл Вселенную человечеству, больше не ограниченному ограничениями человеческой анатомии. Даже максимально расширенный человеческий зрачок, даже у человека на пределе совершенного зрения, не мог сравниться с тем, что можно увидеть в хорошо сделанный телескоп. Подробная информация о других мирах, внеземных лунах и сотнях тысяч звезд, невиданных человеческим глазом до 17 века, внезапно стала доступна каждому с помощью этого относительно простого инструмента.
И со временем эти инструменты становились все более и более мощными.
Апертура телескопов и, следовательно, их светосила со временем значительно увеличились. Астрономы начали записывать подробные зарисовки своих наблюдений, каталогизируя положение, яркость и описания не только звезд, но и протяженных туманных объектов неизвестного тогда происхождения или состава.
Со временем комбинация:
- Улучшенная оптика телескопа и методы строительства телескопа,
- Продолжающееся увеличение размеров и светосилы этих бегемотов, и
- Все большее число наблюдателей могли совместно делиться своими наблюдениями за одними и теми же объектами,
начали выявляться структуры многих из этих туманностей.
Первыми туманностями, которые нужно было понять, были шаровые скопления. Первоначально считалось, что это просто сферические туманные объекты с яркими ядрами, которые исчезали, когда вы покидали их центр, улучшенное оборудование и наблюдения показали, что они представляют собой скопления множества звезд, плотно сгруппированных друг с другом. Единственная причина, по которой они казались сферическими туманными объектами в небольшой телескоп с низким увеличением, заключается в том, что они оказались очень далеко.
В конце 1840-х годов был завершен Левиафан из Парсонстауна (вверху), телескоп с диаметром главного зеркала 72 дюйма (1,8 метра), который на тот момент был самым большим. С помощью этого невероятного оборудования человеческому глазу открылся другой класс туманностей - спиральных - . Самыми первыми объектами, имеющими такую структуру, была галактика Мессье 51, галактика Водоворот, набросок которой (ниже) был сделан Лордом Россом в 1845 году.
Но даже эта комбинация - острота человеческого глаза, усиленная фантастически большими и мощными телескопами - была чрезвычайно ограниченной. Даже сегодня наблюдатели, использующие астрономическое оборудование и только свои глаза, чтобы смотреть через него, едва ли могут добиться большего успеха, чем Россе почти два века назад.
Но потенциал был намного больше. С относительно новым изобретением фотографии было признано, что если бы этот метод можно было успешно применить к астрономии, мы больше не были бы связаны ограничениями человеческого глаза.
Первоначальные попытки астрофотографии в середине 19-го века столкнулись со всевозможными проблемами. Во-первых, казалось, что небо вращается всю ночь (поскольку Земля под ним вращалась), а это означает, что необходим механизм для компенсации этого вращения с постоянной скоростью. Дополнительный вес камеры мог со временем привести к провисанию телескопа, поэтому стабилизация была проблемой. Наведение должно быть невероятно точным (часто выше точности, достижимой даже с помощью телескопа), чтобы объекты не смещались в поле зрения с течением времени. И, наконец, сам фотографический носитель имел ограничения.
Тем не менее, некоторые ранние успехи указывали на то, что этот метод имеет существенные перспективы.
Во время полного солнечного затмения в 1851 году солнечная корона была впервые успешно сфотографирована, и вскоре родилась область астрофотографии. В течение следующих нескольких десятилетий многие разработки позволили сфотографировать не только звезды, но и нечеткие туманности.
А к 1880-м годам впервые с помощью методов астрофотографии стали видны детали, невидимые человеческому глазу.
Но величайшее достижение той эпохи произошло не от профессионального астронома вроде Дрейпера, а от бизнесмена и инженера, имя которого вы, вероятно, никогда не слышали: Исаак Робертс. Робертс интересовался астрофотографией и был доволен некоторыми ранними результатами, поэтому заказал относительно большой (20 дюймов или 0,5 метра) телескоп-рефлектор, самый большой телескоп в Англии в то время, в 1880-х годах.
И он сделал то, что делает любой ученый на вес золота: он экспериментировал с различными методами, количественно определял, что работает и насколько хорошо, и постепенно совершенствовал свой подход.
Он стал первым человеком, который выполнил астрофотографию с фотопластинкой, расположенной в главном фокусе его оптической установки, устранив потери света, присущие использованию вторичного (или третичного) зеркала, достигнув некоторых довольно замечательные результаты.
Но его величайшим вкладом является наследие, которое длится и по сей день: он разработал технику контрейлерной астрономии.
Если вы возьмете телескоп с экваториальной монтировкой - очень устойчивая монтировка - вы сможете очень точно вращать всю оптическую установку в течение ночи. Причина, по которой вы можете это сделать, заключается в том, что очень точный телескоп на экваториальной монтировке позволяет вам безупречно выровнять оптику по вращению Земли.
Ранним телескопам, предшествовавшим контрейлерным технологиям, повезло выдержать более минуты экспозиции без каких-либо заметных пятен или следов; благодаря инновациям Робертса это время увеличилось до часов, что позволило сделать беспрецедентно мощные фотографии. Количество видимых деталей пропорционально квадратному корню из времени наблюдения, поэтому наблюдение в 100 раз дольше означает, что вы сможете увидеть в десять раз больше деталей.
И одна из вещей, появившихся на его фотографиях, навсегда изменила астрономию.
Эта спиральная структура, которую вы видите? Это Галактика Андромеды , известная как Большая Туманность в Андромеде , которая не была вообще считалась спиралью! Этот метод и открытие Робертса буквально открыли нам Вселенную и позволили узнать, какова природа этих туманностей: галактик или островных вселенных, далеких от нашей.
На самом деле, мы можем сравнить, как сегодня выглядит Андромеда с помощью современных методов астрофотографии, и обнаружить, что заметной разницы практически нет! (За исключением сегодняшней более подробной информации.)
Величайшие ученые, которые внесли наиболее устойчивый вклад, не всегда оказываются самыми красивыми людьми внутри, но его эпитафия дает представление о замечательном и добром человеке, и послание, согласно которому мы все могли бы жить.
Памяти Исаака Робертса, члена Королевского общества, одного из пионеров Англии в области астрономической фотографии. Родился в Гроусе, недалеко от Денби, 27 января 1829 г., умер в Старфилде, Кроуборо, Сассекс, 17 июля 1904 г., всю свою жизнь провел в поисках Истины и в стремлении помочь счастью других. Небеса внутри нас
И эти методы, которые были разработаны более века назад, до сих пор используются в своих интересах, открывая нам глаза на изображения и детали Вселенной, которые в противном случае были бы невидимы для всех нас. В следующий раз, когда вы увидите великолепное изображение космоса, вспомните об Исааке Робертсе, величайшем астрономе-любителе всех времен. По крайней мере, для меня его стремление помочь счастью других сияет ослепительным успехом каждый раз, когда мы смотрим на Вселенную!
Есть комментарий? Взвесьтесь на форуме Starts With A Bang в Scienceblogs!