Gigapanorama Centrum Galaktyki - tu nie ma limitu na liczbę pikseli

Niebo jest bezkresne, a liczba gwiazd nieskończona, przynajmniej z naszej ziemskiej perspektywy - tej prawdy nie trzeba nikomu uświadamiać. Jednak spoglądając gołym okiem przez teleskop w Kosmos szybko zauważymy, że rosnące powiększenie (a zarazem malejące pole widzenia instrumentu), najwięcej korzyści przynosi w przypadku planet i jaśniejszych obiektów typu mgławica, gromada gwiazd czy odległa galaktyka. Pierwszy lepszy fragment nieba na który zerkniemy przez lunetę, przy rosnącym jej powiększeniu stanie się stopniowo coraz ciemniejszy, ciemniejszy, a gwiazd w końcu nie będzie widać tak wiele jak na początku.

Winowajcą jest tutaj po części optyka - luneta pomaga dostrzec więcej niż nieuzbrojone w instrument optyczny oko, ale zwykle przy zmniejszającym się polu widzenia, zmniejsza także swoją jasność. A ponieważ obserwujemy okiem, które nie jest w stanie integrować światła tak dobrze jak klisza czy sensor światłoczuły, i nie potrafi skompensować mniejszej jasności lunety, niebo wydaje się ciemniejsze.

Astrofotografia - by ujrzeć więcej niż ludzkie oko

Ratunkiem jest jak się domyślacie astrofotografia. Umiejętnie sterując lunetą/teleskopem, tak by dokładnie podążał za dobowym ruchem nieba, lub uciekając się do sztuczek ze składaniem krótszych ekspozycji, możemy uzyskać obrazy nieba, na których widać obiekty niedostrzegalne okiem.

Nadal jednak nie oznacza to, że każdy fragment nieba wyda się nam wypełniony bez końca gwiazdami. Gdy skierujemy wiosną teleskop na niebo z dużym prawdopodobieństwem trafimy na obszar nieba, który znajduje się z dala od płaszczyzny naszej galaktyki. Obszar gdzie gwiazd jest stosunkowo niewiele (w porównaniu z dyskiem), a większość interesujących obiektów to mgławice, gromady gwiazd lub ich bardzo odległe skupiska - czyli kolejne Galaktyki.

Takie zdjęcie można uzyskać bez większego wysiłku cyfrową lustrzanką przy dobrych warunkach pogodowych

Spoglądając się w kierunku płaszczyzny dysku Drogi Mlecznej (jej kształt przypomina sadzone jajko) trafimy na bogate w gwiazdy obszary i rosnące powiększenie będzie ukazywało nam coraz więcej gwiazd. Jak wiele, możecie się przekonać z innej pokazywanej przez nas 1,5 roku temu gigapanoramy.

Tam gdzie gwiazdy mnożą się niemal bez końca

Czy jest jednak miejsce w naszej galaktyce, gdzie gwiazdy mnożą się niemal bez końca? Tak. Tym miejscem jest jej centrum, a dokładniej rzecz biorąc kierunek ku temu centrum - wielu gwiazd bowiem nie da się zobaczyć tak łatwo, nawet z pomocą profesjonalnego sprzętu, gdyż są one przesłonięte przez chmury pyłu i samo wyjątkowo gęste najgłębsze Centrum Galaktyki.

Ze względu na bogactwo gwiazd, Centrum Galaktyki jest bardzo interesującym celem obserwacyjnym dla astronomów. To właśnie obserwując obszary nieba w kierunku tego Centrum warszawscy astronomowie (w ramach projektu OGLE) odkryli pierwsze zjawiska mikrosoczewkowania i do dziś ta część nieba jest obszarem eksplorowanym.

Obszar o szerokości 30 lat świetlnych widziany przez teleskop Hubble'a - kierunek ku Centrum Galaktyki

Każdy astronom obserwator powie, że w przypadku Centrum Galaktyki praktycznie nie ma limitu na liczbę pikseli - jeśli jest ich więcej, a przy okazji mamy coraz mniejsze pole widzenia, tym lepiej. Gwiazdy, które zlewają się w pojedyncze kropki, w miarę wzrostu rozdzielczości rozdzielają się na pojedyncze obiekty, a te ponownie i ponownie. Teoretycznie mogłoby być tak bez końca, bo gwiazd w kierunku Centrum Galaktyki jest bez liku.

Panorama całego dysku galaktycznego - o rozdzielczości 18 Mpix (oryginał liczył 800 Mpix) - wykonana w 2009 roku w ramach projektu GigaGalaxy Zoom (kliknij  by ją otworzyć)

Centrum Galaktyki najlepiej widać z południowej półkuli nieba, dlatego wiele teleskopów budowanych jest na południu. Owszem, ważną rolę przy wyborze miejsca odgrywają również warunki pogodowe, ale widoczność barwnego (w dobrych warunkach pogodowych nawet dla nieuzbrojonego oka) środka naszej galaktyki jest nie mniej ważna.

65 gigapikselowa panorama okolic Centrum Galaktyki

Z obrazów które rejestrują astronomowie dałoby się pewnie stworzyć liczący dziesiątki, a może i setki gigapikseli obraz Galaktyki w kierunku jej centrum, lecz nie byłby on raczej tak efektowny jak zdjęcie wykonane dokładnie z myślą po pokazaniu tego obszaru nieba.

Już wyświetlenie kilkusetmegapikselowego obrazu bez skalowania wymaga dziesiątek monitorów

Taki pomysł ma Colin Robson z Australii, którego celem jest wykonanie 65 gigapikselowej gigapanoramy centralnych regionów Galaktyki.

Na większości zdjęć środek Galaktyki jest mocno rozświetlony (tam gwiazdy prawie wpadają jedna na drugą), ale tez przesłonięty ciemnym pasem. Ten pas to materia (pył) dysku galaktycznego, który znajduje się pomiędzy środkiem Galaktyki, a Ziemią. Dlatego trzeba pamiętać, że mimo największych chęci, wszystkich gwiazd nie zobaczymy - poza tym, wiele z nich może świecić po prostu zbyt słabo lub lepiej widoczne jest w innych długościach fal.

Środek Galaktyki okiem teleskopu Spitzer - widać jak dużo pyłu zagradza drogę światłu gwiazd

A tak wyglądałby środek Galaktyki gdybyśmy obserwowali go w wielu długościach fal elektromagnetycznych naraz

By pozbyć się przeszkody jaką stanowi pył i gaz galaktyczny, należy wykonać zdjęcie w podczerwieni, takie jak to wykonane przez kosmiczny teleskop Spitzer. Ze względu na zastosowane filtry, kolory nie są naturalne, ale można dopatrzeć się tego co tak bardzo chcemy zobaczyć - odległe o około 26 tysięcy lat świetlnych centrum Galaktyki.

Lokalizacja Centrum Galaktyki względem pozycji Słońca

Plan wykonania 65 gigapikselowej gigapanoramy w kierunku Centrum Galaktyki, to projekt wspierany przez społecznośc indiegogo. Pierwsze testowe zdjęcie (poniżej) wykonane zostało aparatem Nikon D700 z obiektywem o ogniskowej 677mm i jasności f/5.21. Zdjęcie jest złożeniem 80 kadrów, z których każdy był naświetlany przez minutę.

Dla uzyskania wyższej rozdzielczości, a przede wszystkim zmniejszenia poziomu szumów, które w przypadku tak szczegółowego obrazu (tu w praktyce nie ma powtarzalnych fragmentów, które dałoby się dobrze skompresować czy odszumić), są bardzo szkodliwe, konieczny jest lepszy sprzęt.

Dlatego Colin będzie ostatecznie używał sensora monochromatycznego (zdjęcia wykona przez różnokolorowe filtry) o gęstości pikseli porównywalnej z 65 Mpix sensorem pełnoklatkowym. Pewnie zaraz zaoponujecie, że im większa gęstość pikseli tym trudniej uzyskać dobrej jakości obraz. Słusznie, ale jak się okazuje w obliczu postępu technologii nie zawsze, a szczególnie tej dedykowanej astrofotografii. Po połączeniu z odpowiednikiem obiektywu 600 mm f/6,3, nowy sensor da oczekiwane rezultaty.

Finalny obraz będzie miał co najmniej 1 TB rozmiaru i będzie dostępny w postaci zoomowanej gigapanoramy. Z pewnością będzie to ciekawy obraz, bo oprócz milionów gwiezdnych kropek w polu widzenia znajdą się obiekty innego typu.

A poza tym - wiosna to świetny okres na…

…obserwacje centralnych rejonów Galaktyki z Polski. Dlatego nawet jeśli nie uda się wam jego sfotografować, a na gigapanoramę nie chcecie czekać, możecie udać się w odludne miejsce by zobaczyć ten fenomen natury.

A warto, bo im więcej zaświetlenia nieba jak i zanieczyszczeń (one też wpływają na jej przejrzystość) tym trudniej zobaczyć poświatę dysku Drogi Mlecznej. Dziś w przypadku terenów zabudowanych jest to wręcz niemożliwe.

Wiele osób nie korzysta z okazji jaka nadarza się, gdy wyjadą w miejsce odległe od miasta czy wsi, a nawet odejdą kawałek od stacji benzynowej podczas postoju w trasie. Okazji, by próbować dojrzeć poświatę i ogromne zagęszczenie gwiazd.

Widok nieba po godzinie 3 w nocy w drugiej połowie kwietnia - Saturn znajduje się 15 stopni nad horyzontem (siatka ma skok 5 stopni)

By dojrzeć Centrum Galaktyki trzeba mieć jeszcze więcej szczęścia, gdyż widoczne jest ono dość nisko nad południowym horyzontem w drugiej połowie nocy - pomocny w tych dniach może być Saturn poniżej którego widać centralne regiony Galaktyki. Sam środek jest widoczny niestety bardzo nisko – prawdopodobnie tuż nad linią drzew (o ile te są odległe).

Możemy dopomóc temu szczęściu decydując się na obserwacje na przykład w tę majówkę. O ile zechcecie wyjechać z miasta. Im bliżej lata, tym wcześniej będą widoczne rejony Centrum Galaktyki, ale też tym jaśniejsze będzie niebo.

Źródło: indiegogo, NASA, ESO, inf. własna