כמו שרידי זכוכית מרוסקת שנתפסים באור הזרקורים, הכוכבים נראים פסיביים באופן מטעה בשמי הלילה. טמפרטורות פני השטח הכוכבות יכולות להגיע ל 50,000 מעלות צלזיוס - חם פי עשרה יותר מהשמש שלנו - ועל כמה מהן היא יכולה להגיע למיליון מעלות! החום בתוך כוכב מגיע לרמות גבוהות עוד יותר העולות בדרך כלל על כמה מיליוני מעלות - מספיק כדי לקרוע גרעינים אטומיים ולהפוך אותם לסוגי חומר חדשים. מבטינו המזדמנים כלפי מעלה לא רק לא מצליחים לחשוף את התנאים הקיצוניים הללו אלא הם רק רומזים על מגוון הכוכבים העצום הקיים. כוכבים מסודרים בזוגות, משולשים ורביעיות. חלקם קטנים מכדור הארץ ואילו אחרים גדולים מכל מערכת השמש שלנו. עם זאת, מכיוון שאפילו הכוכב הקרוב ביותר רחוק 26 טריליון מייל, כמעט כל מה שאנחנו יודעים עליהם, כולל אלה שבתמונה המצורפת, נאסף רק מאורם.
הטכנולוגיה שלנו, כיום, עדיין לא מסוגלת לשלוח אדם או רובוט אפילו לכוכב הקרוב ביותר בזמן נסיעה הלוך ושוב, הנמשך פחות מכמה אלפי שנים. לפיכך, הכוכבים נותרים בלתי-נגישים פיזית עכשיו ובמשך שנים ארוכות ללא פריצת דרך חסרת תקדים בהנעה לחלל. עם זאת, למרות שזה לא מעשי לבקר בהר ניתן היה לחקור חלקים מההר שנשלחו אלינו בצורה של אור כוכבים. כמעט כל מה שאנחנו יודעים על הכוכבים מבוסס על טכניקה המכונה ספקטרוסקופיה - ניתוח האור וצורות קרינה אחרות.
ראשיתו של הספקטרוסקופיה נובעת מאייזק ניוטון, המתמטיקאי והמדען האנגלי בן המאה השבע-עשרה. ניוטון סיקרן את הרעיון המוזר דאז, שהוצע על ידי הוגים קודמים כמו רנה דקארט, כי אור לבן מחזיק את כל צבעי הקשת. בשנת 1666 ניוטון עשה ניסוי בפריזמה מזכוכית, חור קטן באחד מתריסי החלונות שלו ובקיר הלבן של החדר. כאשר האור מהחור עבר דרך הפריזמה, הוא התפזר, כאילו בקסם, למערך של צבעים חופפים מעט: מאדום לסגול. הוא היה הראשון שתיאר זאת כספקטרום, שהיא המילה הלטינית להופעה.
האסטרונומיה לא שילבה מיד את התגלית של ניוטון. הרבה למאה השמונה עשרה, אסטרונומים חשבו שהכוכבים הם רק רקע לתנועת הכוכבים. חלק מזה התבסס על חוסר האמון הרחב שהמדע יכול היה להבין אי פעם את טיבם הגופני האמיתי של הכוכבים בגלל המרחק המרוחק שלהם. עם זאת, כל זה שונה על ידי אופטיקאי גרמני בשם ג'וזף פרונהופר.
חמש שנים לאחר שהצטרף לחברה אופטית במינכן, פרונהופר, אז בגיל 24, הפך לשותף בשל מיומנותו בייצור זכוכית, טחינת עדשות ועיצוב. המרדף אחר עדשות אידיאליות המשמשות בטלסקופים ובכלים אחרים הוביל אותו להתנסות בספקטרוסקופיה. בשנת 1814 הוא הקים טלסקופ מדידות, הרכיב פריזמה בינו לבין חריץ אור שמש קטן ואז התבונן דרך העינית כדי להתבונן בספקטרום שהתקבל. הוא צפה בהתפשטות של צבעים, כפי שציפה, אבל הוא ראה משהו אחר - מספר אינספור כמעט של קווים אנכיים חזקים וחלשים שהיו כהים יותר משאר הצבעים וחלקם נראו כמעט שחורים. קווים כהים אלה יתוודעו אחר כך לכל סטודנט לפיזיקה כקווי הקליטה של Fraunhofer. ניוטון לא ראה אותם, אולי, מכיוון שהחור ששימש בניסוי שלו היה גדול יותר מחריץ ה- Fraunhofer.
Fraunhofer היה מרותק לקווים אלה ובוודאי שלא מדובר בממצאים של המכשיר שלו. עם הזמן מיפה מעל 600 קווים (כיום ישנם כ 20,000) ואז הפנה את תשומת ליבו לירח ולכוכבי הלכת הקרובים ביותר. הוא מצא שהקווים זהים והגיע למסקנה כי הירח והפלנטות משקפים את אור השמש. בשלב הבא הוא למד את סיריוס אך מצא כי הספקטרום של הכוכב היה בעל דפוס אחר. לכל כוכב שצפה, לאחר מכן, היה מערך ייחודי של קווים אנכיים כהים המבדילים כל אחד מהאחרים כמו טביעת אצבע. במהלך תהליך זה הוא שיפר מאוד מכשיר הידוע כגורם דיפרקציה שניתן להשתמש בו במקום פריזמה. הגרידה המשופרת שלו הניבה ספקטרום מפורט בהרבה מפריזמה ואיפשרה לו ליצור מפות של הקווים הכהים.
Fraunhofer בדק את הספקטרוסקופים שלו - מונח שטבע אחר כך - על ידי התבוננות באור של להבת גז וזיהוי קווי הספקטרום שהופיעו. עם זאת, קווים אלה לא היו כהים - הם היו בהירים מכיוון שהם נבעו מחומר שהתחמם לשרוף. Fraunhofer ציין את צירוף המקרים בין עמדותיהם של זוג קווים כהים בספקטרום הסולארי עם זוג קווים בהירים מלהבות המעבדה שלו וסבר כי הקווים הכהים עלולים להיגרם בגלל היעדרו של אור מסוים כאילו השמש (וה כוכבים אחרים) שדדו את הספקטרום שלהם לפסים צבעוניים צרים.
תעלומת הקווים הכהים לא נפתרה רק בסביבות שנת 1859, כאשר גוסטב קירכהוף ורוברט בונסן ערכו ניסויים לזיהוי חומרים כימיים לפי צבעם כשנשרפו. קירכהוף הציע לבונסן להשתמש בספקטרוסקופ כשיטה ברורה ביותר לייצור הבחנה, ועד מהרה התברר שלכל יסוד כימי יש ספקטרום ייחודי. לדוגמה, נתרן ייצר את הקווים שאותם הבחין Fraunhofer לראשונה מספר שנים קודם לכן.
קירכהוף המשיך להבין נכון את הקווים הכהים בספקטרום השמש והכוכבים: אור מהשמש או כוכב עובר באווירה מסביב של גזים קרירים יותר. גזים אלה, כגון אדי נתרן, סופגים את אורך הגל האופייני שלהם מהאור ומייצרים את הקווים הכהים שהבחין לראשונה על ידי פראונהופר בתחילת אותה המאה. זה נפתח את קוד הכימיה הקוסמית.
לימים פענח קירכוף את הרכב האטמוספירה הסולארית על ידי זיהוי לא רק נתרן אלא ברזל, סידן, מגנזיום, ניקל וכרום. כמה שנים אחר כך, בשנת 1895, אסטרונומים שצפו בליקוי חמה יאשרו את הקווים הספקטראליים של יסוד שטרם התגלה על כדור הארץ הליום.
ככל שהעבודה הבלשית נמשכה, גילו האסטרונומים כי הקרינה שהם חקרו באמצעות הספקטרוסקופים התרחבה מעבר לצבעים הנראים לעין, לאזורים אלקטרומגנטיים שעינינו לא יכולות לתפוס. כיום, חלק ניכר מהעבודה המקבלת את תשומת ליבם של אסטרונומים מקצועיים אינה עם המאפיינים הוויזואליים של חפצי חלל עמוק אלא עם אופי הספקטרום שלהם. כמעט כל כוכבי הלכת הסולאריים הנוספים שנמצאו זה עתה, למשל, התגלו על ידי ניתוח שינויים בספקטרום הכוכבים המוצגים כאשר הם מסתובבים סביב כוכב האם שלהם.
הטלסקופים העצומים המנקדים את כדור הארץ במקומות מרוחקים במיוחד משמשים לעיתים רחוקות עם עינית ולעתים רחוקות מצטלמים כמו זה הכלול בדיון זה. לחלק מהמכשירים הללו קוטרי מראה העולים על 30 מטר ואחרים, עדיין בשלבי תכנון ומימון, עשויים להיות בעלי משטחי איסוף קלים העולים על 100 מטר! באופן כללי, כולם, אלה שקיימים ואלה על לוח השרטוט, מותאמים לאיסוף ולניתוח האור שהם אוספים בעזרת ספקטרוסקופים מתוחכמים.
נכון לעכשיו, רבות מתמונות החלל העמוק היפות ביותר, כמו זו המוצגת כאן, מופקות על ידי אסטרונומים חובבים מחוננים הנמשכים ליופיים של חפצים הנסחפים בחלל העמוק. חמושים במצלמות דיגיטליות רגישות ומכשירים אופטיים מדויקים להפליא אך בגודל צנוע, הם ממשיכים להוות מקור השראה לאנשים ברחבי העולם החולקים את תשוקתם.
את התמונה הצבעונית בצד ימין למעלה הפיק דן קובל מהמצפה הפרטי שלו באוגוסט השנה. הוא מציג סצנה הממוקמת לכיוון קבוצת הכוכבים הצפונית Cygnus. המסה המורכבת הזו של מימן ואבק מולקולרי נמצאת במרחק של כ -4,000 שנות אור מכדור הארץ. חלק גדול מהאור שנראה בחלקו הגדול של ערפילית זו נוצר על ידי הכוכב הבהיר המסיבי בקרבת מרכזו. תצלומי חשיפה רחבים וזוויתיים מגלים כי הערפילית היא רחבה מאוד - למעשה נהר עצום של אבק בין כוכבים.
תמונה זו הופקה עם שובר שקע אינץ 'של שישה אינץ' ומצלמה אסטרונומית של 3.5 מגה-פיקסל. התמונה מייצגת כמעט 13 שעות חשיפה.
יש לך תמונות שתרצה לשתף? פרסם אותם בפורום האסטרוגרפיה של מגזין החלל או שלחו אותם בדוא"ל, ואנחנו עשויים להופיע בפורום מגזין החלל.
נכתב על ידי R. Jay GaBany
