I juni 1889, cirka et år før hans utrulige død, afsluttede den strålende hollandske postimpressionist Vincent Van Gogh rasende The Starry Night mens du opholder sig på klosteret Saint-Paul de Mausole, et mentalt asyl beliggende i det sydlige Frankrig. Maleriet skildrer en ydmyg landsby beliggende mellem den blå ro i bølgende bakker og en magisk himmel fyldt med kometformede skyer og vognstjerner på størrelse med pariserhjul. Selvom Van Gogh kun solgte et maleri i løbet af hans levetid, er dette uvurderlige kunstværk blevet et ikon. I den fangede han et barnligt vidunder, som voksne kan genkende for, hvem der ikke har stået udenfor og blevet svajet af blinkende stjerner, der fejrer overhead. Smukke dybe rumbilleder kan fremkalde lignende spænding fra astronomiske entusiaster. Fotograferne, der fremstiller dem, er dog mere interesserede i stjernerne, når de er fredelige.
The Starry Night (1889) var ikke det eneste maleri, som Van Gogh skabte, der skildrer nattefæstamentet. Faktisk var dette lærred ikke hans favorit, fordi det ikke var så realistisk, som han oprindeligt havde forestillet sig. For eksempel producerede han et år tidligere The Starry Night over Rhône (1888) og Cafe Terrasse om natten (1888). Begge disse har fælles elementer, men hver er også unik - de tidligere versioner inkluderer mennesker, og stjernerne påtager sig for eksempel en formindsket rolle. Ikke desto mindre har alle disse tre værker betaget millioner af mennesker, og hver dag mængder hundreder af kunstelskere sig omkring dem på deres respektive museer og fortæller om sig selv og andre, der vil lytte.
Interessant kan, hvad der gør mindeværdig kunst også føre til glemmelige astronomiske billeder. Mere specifikt repræsenterer det blændende fyrværkeri i hvert af Van Goghs malerier stjerner, der skimrer og blinker.
Vi lever i bunden af et hav af gasser primært sammensat af nitrogen (78%), ilt (21%) og Argon (1%) plus en række andre komponenter, herunder vand (0 - 7%), "drivhusgasser" eller Ozon (0 - 0,01%) og kuldioxid (0,01-0,1%). Det strækker sig opad fra jordoverfladen til en højde på ca. 560 miles. Set fra Jordens kredsløb vises vores atmosfære som en blød blå glød lige over vores planetens horisont. Hver ting, vi observerer, der findes ud over vores planet - Solen, månen, nærliggende planeter, stjerner og alt andet, ses gennem dette mellemliggende medium, vi kalder atmosfæren.
Det er konstant i bevægelse, ændrer densitet og sammensætning. Atmosfære tætheden øges, når den nærmer sig Jordens overflade, selvom dette slet ikke er ensartet. Det fungerer også som et prisme, når lyset er på tværs. For eksempel er lysstråler buede, når de passerer gennem områder med forskellig temperatur og bøjes mod den koldere luft, fordi den er tættere. Da varm luft stiger, og køligere luft falder, forbliver luften turbulent, og derfor ændrer lysstråler fra rummet konstant retning. Vi ser disse ændringer som stjerne blinkende.
Tættere på jorden kan køligere eller varmere vind, der blæser vandret, også skabe hurtige lufttæthedsændringer, der tilfældigt ændrer stien, som lyset tager. Dermed bidrager vinde, der blæser fra de fire hjørner, også til stjernejiggling. Men luften kan også forårsage, at stjernerne hurtigt skifter fokus og dermed får dem pludselig til at dæmpe, lysne eller ændre farve. Denne effekt kaldes scintillation.
Interessant kan luften være i bevægelse, selvom vi ikke kan føle dens brise. Vindkræfter højt over vores hoveder kan også få stjernene til at ryste. F.eks. Ændrer jetstrømmen, et bånd med relativt smalle klodser, der strammer rundt omkring seks til ni miles op, konstant sin placering. Det blæser generelt fra vest til øst, men dets relative nord-syd position forbliver i en tilstand af konstant revision. Dette kan resultere i meget ustabile atmosfæriske forhold, som ikke kan sanses på jorden, men jetstrømmen vil producere en himmel fyldt med blink, hvis den flyder over dit sted!
Fordi planeter er tættere end stjerner, kan deres størrelse ses som en disk, der er større end det brydningsskifte, der er forårsaget af vindturbulens. Derfor blinker de sjældent eller gør det kun under de ekstreme forhold. For eksempel ses både stjerner og planeter gennem meget tykkere lag af atmosfære, når de er i nærheden af horisonten, end når de er overhead. Derfor vil begge skimre og danse, når de stiger eller går ned, fordi deres lys passerer gennem meget tættere luftmængder. En lignende virkning opstår, når man ser fjernbylys.
Det blinkende, vi ser på stjernespækkede nætter, forstørres hundreder af gange med et teleskop. Faktisk kan blinkning reducere effektiviteten af disse instrumenter kraftigt, da alt, hvad der kan observeres, er ude af fokus, tilfældigt bevægende klatter af lys. Overvej, at de fleste astronomiske fotografier oprettes ved at holde kameralågen åben i minutter eller timer. Ligesom du er nødt til at minde dit emne om at stå stille, mens de tager deres billede, ønsker astronomer, at stjernerne forbliver ubevægelige ellers er deres fotografier også smurt. En af grundene til, at observatorierne er placeret på bjergtoppene, er at reducere den luftmængde, deres teleskoper skal kigge igennem.
Astronomer refererer til virkningen af atmosfærisk turbulens som seeing. De kan måle dens virkning på deres syn på rummet ved at beregne diameteren af fotografiske stjerner. For eksempel, hvis billedet af en stjerne kunne tages med en øjeblikkelig eksponering, ville stjernen teoretisk set fremstå som et enkelt lyspunkt, da intet teleskop til dato kan løse den faktiske stjerne. Men at tage stjernebilleder kræver en lang eksponering, og mens kameraets lukker er åben, blinker og scintillation får stjernen til at danse rundt og bevæge sig ind og ud af fokus. Da dens gyrationer er tilfældige, vil stjernen have en tendens til at skabe et rundt mønster, der er symmetrisk på alle sider af dets sande placering i midten.
Du kan demonstrere dette selv, hvis du har et øjeblik og er nysgerrig. Hvis du for eksempel tager en blyant eller en magisk markør bundet med en kort streng til en stift, der sidder fast i et stykke pap eller meget tungt papir, skal du svinge rundt om skriveinstrumentet uden at fjerne stiften, med tiden vil du oprette noget, der ligner omtrent en cirkel. Din cirkulære doodle resulterer, fordi strengen begrænser din maksimale afstand fra den centrale pin. Jo længere streng, jo større er cirklen. Stjerner opfører sig sådan, da deres lys er optaget på et langt eksponeringsfotografi. God oplevelse skaber en kort optisk streng (dårlig syn gør strengene længere), stjernens ægte placering bliver en central pin, og stjernen opfører sig som et skriveinstrument, hvis lys efterlader et mærke på kameraets billeddanningschip. Jo dårligere det ser, og jo mere dans, der forekommer under eksponeringen, jo større er disken, der vises på det endelige billede.
Så dårlig syn vil få stjernestørrelser til at vises større på fotografier end dem, der er taget under god se. Se målinger kaldes fuld bredde halvmaksimum eller FWHM. Det er en henvisning til den bedst mulige vinkelopløsning, der kan opnås med et optisk instrument i et langt eksponeringsbillede og svarer til diameteren på stjernens størrelse. Det bedst mulige synspunkt vil give en FWHM-diameter på ca. fire-fire (.4) buesekunder. Men du bliver nødt til at være placeret i en observationshøjde i høj højde eller på en lille ø, som Hawaii eller La Palma, for at få dette. Selv disse placeringer har kun sjældent denne type udsyn af meget høj kvalitet.
Amatørastronomer er også bekymrede for at se. Normalt skal amatørers tolerere at se forhold, der er hundreder af gange værre end det bedst observerede fra fjerntliggende astronomiske installationer. Det er som at sammenligne en ærter med en baseball i de mest ekstreme tilfælde. Derfor har amatørfotografier af himlen stjerner, der er meget større i diameter end dem fra professionelle observatorier, især når astronomer i baghaven bruger teleskoper med lange brændvidde. Det kan også genkendes i vidt felt, kort brændvidde, ikke-professionelle billeder, når de forstørres eller studeres med et forstørrelsesglas.
Amatører kan tage skridt til at forbedre synet ved at fjerne temperaturforskellen mellem lokale varmekilder og luften over deres teleskoper. For eksempel klarer amatører ofte deres instrumenter udenfor lige efter solnedgang og lader glasset, plast og metal deri være den samme temperatur som den omgivende luft. Nylige undersøgelser har også vist, at mange, der ser problemer, starter lige over teleskopets primære spejl. En konstant, blød strøm af luft, der passerer over det primære spejl, har vist sig at forbedre teleskopisk betragtning markant. At forhindre, at kropsvarme stiger foran teleskopet, hjælper også med at placere instrumentet på et termisk venligt sted, såsom et åbent græsfelt, kan give overraskende resultater. Åbne sider teleskoper er også overlegne dem med primære spejle i bunden af et rør.
Professionelle astronomer ser også forbedringsstrategier. Men deres løsninger har en tendens til at være ekstremt dyre og skubber konvolutten til moderne teknologi. For eksempel, da atmosfæren uundgåeligt frembringer dårlig seende, er det ikke længere overdådigt at overveje at placere et teleskop over det i Jordens bane. Derfor blev Hubble-rumteleskopet konstrueret og lanceret fra Cape Canaveral ombord på rumfærgen Udfordrer i april 1990. Selvom det primære spejl kun er omkring hundrede inches i diameter, producerer det skarpere billeder, som ethvert teleskop, der er placeret på Jorden, uanset deres størrelse. Faktisk er Hubble-rumteleskopbillederne det benchmark, som alle andre teleskopbilleder måles mod. Hvorfor er de så skarpe? Hubble-billeder påvirkes ikke af at se.
Teknologien er forbedret markant siden Hubble-rumteleskopet blev taget i brug. I de mellemliggende år siden lanceringen har den amerikanske regering de-klassificeret deres metode til at skærpe synet af spionsatellitter, der holder orden på Jorden. Det kaldes adaptiv optik, og det har skabt en revolution inden for astronomisk billedsprog.
I det væsentlige kan virkningerne af at se negeres, hvis du skubber teleskopet eller ændrer dets fokus i den nøjagtige modsatte retning end de uklare forårsaget af atmosfæren. Dette kræver computere med høj hastighed, subtile servomotorer og fleksible optik. Alle disse blev mulige i løbet af 1990'erne. Der er to grundlæggende professionelle strategier til at reducere virkningerne af dårligt seende. Den ene ændrer kurven for det primære spejl, og den anden bevæger lysstien, der når kameraet. Begge er afhængige af at overvåge en referencestjerne nær den position, som astronomen observerer, og ved at bemærke, hvordan referencen påvirkes af at se, hurtige computere og servomotorer kan introducere optiske ændringer på hovedteleskopet. En ny generation af store teleskoper er under design eller konstruktion, der gør det muligt for jordbaserede instrumenter at tage pladsbilleder, der konkurrerer med Hubble-teleskopet.
En metode indeholder hundreder af små mekaniske stempler placeret under og spredt på bagsiden af et relativt tyndt primært spejl. Hver stempelstang skubber bagsiden af spejlet nogensinde så lidt, så dens form ændrer sig nok til at bringe den observerede stjerne tilbage til død midt og i perfekt fokus. Den anden tilgang, der bruges med professionelle teleskoper, er lidt mindre kompliceret. Det introducerer et lille fleksibelt spejl eller linse placeret tæt på kameraet, hvor lyskeglen er relativt lille og koncentreret. Ved at vippe eller vippe det lille spejl eller objektiv i modsat sammenhæng med referencestjernens blinkende, kan man se problemer kan fjernes. De optiske justeringer, som begge opløsninger initierer, foretages konstant i hele observationssessionen, og hver ændring sker i en brøkdel af et sekund. På grund af disse teknologiers succes betragtes enorme landbaserede teleskoper nu som mulige. Astronomer og ingeniører ser for sig teleskoper med lette opsamlingsoverflader så store som fodboldbaner!
Interessant nok har amatørastronomer også adgang til enkel adaptiv optik. Et firma, der har hovedkontor i Santa Barbara, Californien, var banebrydende for udviklingen af en enhed, der kan reducere virkningerne af dårlige syn eller teleskopmonteringer, der er dårligt tilpasset. Virksomhedens adaptive optiske enheder fungerer sammen med dets astronomiske kameraer og bruger et lille spejl eller linse til at flytte lyset, der når billedchippen.
Astronom Frank Barnes III var også bekymret for at se, da han producerede dette slående billede af en stjerne klynge og tåge beliggende i stjernebilledet Cassiopeia. Det er en lille del af Soul Nebula, der blev betegnet som IC 1848 i J.L.E. Dreyers vartegn andet indekatalog (IC) (udgivet i 1908 som et supplement til hans originale nye generelle og første indeksopgørelse).
Frank rapporterede, at hans syn var gunstig og producerede stjernestørrelser med en FWHM på mellem 1,7 til 2,3 ″ over hver af hans tredive, tredive minutters eksponeringer. Bemærk størrelsen på stjernerne i dette billede - de er meget små og stramme. Dette er en bekræftelse af, at det er rimeligt godt at se!
Forresten, farverne på dette billede er kunstige. Som mange astronomer, der er plaget af lokal lysforurening om natten, udsatte Frank sine billeder gennem specielle filtre, der kun tillader det lys, der udsendes af bestemte elementer, at nå sit kameras detektor. I dette eksempel repræsenterer rødt natrium, grønt identificerer brint og blå afslører tilstedeværelsen af ilt. Kort sagt, dette billede viser ikke kun, hvordan denne region i rummet ser ud, men hvordan den er lavet af.
Det er også bemærkelsesværdigt, at Frank producerede dette bemærkelsesværdige billede ved hjælp af et 6,3 megapixel astronomisk kamera og et 16-tommer Ritchey-Chretien-teleskop mellem 2. og 4. oktober 2006.
Har du fotos, du gerne vil dele? Send dem til Space Magazine astrofotograferingsforum, eller e-mail dem, og vi har muligvis et i Space Magazine.
Skrevet af R. Jay GaBany
