Kosmiczne niedowiarki. Astronomom nie zawsze wystarczy tylko zdjęcie. Nawet najładniejsze

Oczywiście zdjęcia kosmosu mają również wartość naukową, czasem bardzo dużą, na przykład w przypadku obserwacji, których celem jest dokładne określenie pozycji gwiazd, czy też analiza cech objawiających się konkretnym wyglądem obiektu, jego powierzchni. 

Wiecie też, że dla ułatwienia interpretacji danych, często prawdziwe barwy są zastępowane takimi, które są sztuczne. To też ma sens, gdyż spora cześć obserwacji wykonywana jest w długościach fal promieniowania e-m, których oko ludzkie nie widzi. Trzeba więc jakoś zamarkować różnice i stąd czasem niesamowite barwne obrazy mgławic, niekoniecznie odzwierciedlające rzeczywistość.

W pewnym momencie perspektywa przestaje grać rolę. W ocenie odległości nie pomoże już widzenie stereoskopowe

Wróćmy jednak do zdjęć. Problemem w przypadku obserwacji bardzo odległych obiektów, a to są przede wszystkim galaktyki, jest fakt, że nie możemy liczyć na uzyskanie wizualnego obrazu 3D. Dla pobliskich nam gwiazd w Galaktyce, gdzie efekt paralaksy jest mierzalny, modelowanie wyglądu przestrzeni w 3D z pomocą samych zdjęć jest stosunkowo proste.

Gdy jednak galaktyki leżą w odległości setek milionów lat świetlnych i na dodatek znajdują się prawie w jednej linii widzenia, zdjęcie nie zawsze powie nam, która jest bliższa. A już na pewno nie pozwoli dokładnie ocenić ich odległości.

Dwie galaktyki, SDSS J115331 oraz LEDA 2073461, znajdujące się w odległości ponad miliarda lat świetlnych od Słońca. Jednak wcale ze sobą nie oddziałują grawitacyjnie, tak jak sugerowałoby to zdjęcie. Jedna z nich leży dalej niż druga

Jak mierzymy odległości w kosmosie? Kosmiczna drabinka i świece standardowe

Pomiary odległości w kosmosie to jedno z najważniejszych zadań jakie spoczywa na astronomach. I choć technologie z dekady na dekadę się poprawiają, wciąż starają się oni je doskonalić, by uzyskiwane rezultaty pomiarów były jak najdokładniejsze. Zbiór różnych technik pomiarowych, prowadzących do wyznaczenia odległości do danego obiektu, określa się mianem kosmicznej drabinki. Można tu wykorzystać pomiary jasności, ich zmian, czy też obserwacje widm.

Supernowa 1994D w odległej o 50 milionów lat świetlnych galaktyce NGC 4526

Jasność przydaje się na przykład przy obserwacjach supernowych. Astronomowie wiedzą, że osiągają one konkretną bezwzględną wartość (jasność absolutną), więc znając jasność obserwowaną z Ziemi, mogą wywnioskować odległość. Z kolei zmiany jasności, okres z jakimi zachodzą, charakterystyczne dla gwiazd pulsujących (gwiazdy typu Cefeida w przypadku odległych galaktyk, RR Lyrae w przypadku naszej galaktyki), również wiążą się z jasnością bezwzględną, a tę można ponownie porównać do jasności obserwowanej.

Świeca standardowa, to obiekt lub klasa obiektów astronomicznych, dla których dokładnie znamy jasność absolutną, niezależną od odległości, lub jesteśmy ją w stanie określić z obserwacji innych własności obiektu. Świece standardowe wykorzystuje się do pomiarów odległości w kosmosie

Widma pokazują natomiast, jak szybko obiekt od nas się oddala lub przybliża. To jest istotne w przypadku tych dalszych galaktyk, w których dojrzenie gwiazd zmiennych, czy nawet supernowych nie jest już możliwe. Wtedy potrzebne są obserwacje tak zwanego redshiftu, czyli podczerwienienia, a więc stopnia przesunięcia linii widmowych w stronę większej długości fal promieniowania. To przesunięcie mierzy się względem pozycji linii w widmie obiektu nie poruszającego się względem obserwatora.

Wynik jednoczesnej obserwacji wielu galaktyk, dla których uzyskano oddzielne widma (to te pionowe prążkowane paski) widoczne na jednym obrazie. Z nich wywnioskowany zostanie redshift

Te najdalsze obiekty, takie jak kwazary, dla których nie da się zaobserwować precyzyjnie widm, obserwuje się w różnych filtrach, a następnie z tych danych wnioskuje poczerwienienie dzięki wiedzy na temat ich własności. To tak zwane poczerwienienie fotometryczne.

Obserwacje spektroskopowe, nawet ważniejsze niż zwykłe zdjęcia kosmosu

Nawet znając odległości, astronomowie nie spoczywają na laurach. Oprócz obserwacji jasności, a szczególnie jej zmienności w różnych barwach, bardzo ważną częścią astronomii są obserwacje spektroskopowe widma promieniowania obiektu.

Fragment widma gwiazdy HD100623 przekształcony do postaci wykresu. Widać na nim intensywność linii/prążków dla konkretnych długości fal

Wynikające z nich prędkości obiektów, a zarazem odległości, to tylko jedna stron medalu. Drugą jest skład chemiczny, czy też takie własności jak temperatura, ale i absolutna jasność, wynikające z układu i wyglądu linii lub pasm widmowych. Spektroskopy wykorzystywane do takich obserwacji, mają czasem funkcje obrazowania, dzięki czemu daje się uzyskać nie tylko widmo, ale też obraz danego obiektu w szerokim zakresie długości fal promieniowania. To także cenne informacje.

Spektroskopia ważna jest zarówno przy obserwacjach dalekich obiektów jak i tych znajdujących się w Układzie Słonecznym. Galaktyk, pojedynczych gwiazd jak i asteroid

Poza tym, wracając ponownie do samych zdjęć. Astronomowie rzadko kiedy wykonują je w taki sposób jak zwykli fotografowie. Dla nich bowiem ważne są konkretne długości fal promieniowania e-m, a wykorzystywane do ich obserwacji filtry, niekoniecznie odpowiadają tym filtrom, które aparaty cyfrowe stosują do uzyskania obrazu barwnego. Stąd też często odbiegające od rzeczywistości barwy, nawet jeśli obserwacje prowadzono w świetle widzialnym. Czasem też obserwacje ograniczają się do jednej barwy, co dla laika nie zawsze oznacza atrakcyjny obraz.

Źródło: inf. własna, fot/Hubble, ESO