Jděte na veřejné místo, kde se lidé shromažďují, jako je například dopravní špička v centru města nebo víkendové nákupní centrum, a rychle si všimnete, že každá osoba je jednotlivec s různými charakteristikami, například na základě své výšky, hmotnosti a vzhledu. Každý z nich se liší velikostí, tvarem, věkem a barvou. Je tu také jeden další rys, který je okamžitě patrný na první pohled - každá hvězda má jedinečnou brilanci.
Již v roce 120 př.nl římští astronomové zařadili hvězdy do kategorií podle jejich nádhery - první, kdo to udělal, byl Hipparchus. Přestože o jeho životě víme jen velmi málo, přesto je považován za jednoho z nejvlivnějších astronomů starověku. Před více než dvěma tisíci lety vypočítal délku roku do 6,5 minuty. Objevil precesi rovnodenností, předpověděl, kde a kdy zatmění Měsíce a Slunce a přesně změřil vzdálenost Země od Měsíce. Hipparchus byl také otcem trigonometrie a jeho katalog mapoval mezi 850 - 1 100 hvězd, každý identifikoval podle pozice a zařadil je podle své jasnosti v měřítku od jedné do šesti. Nej Oslňující hvězdy byly popsány jako první velikost a ty, které vypadaly nejslabším okům bez očí, byly označeny jako šesté. Jeho klasifikace vycházely z pozorování pouhým okem, proto bylo jednoduché, ale později bylo začleněno a rozšířeno do Ptolomyho Almagest který se stal standardem používaným pro dalších 1400 let. Copernicus, Kepler, Galileo, Newton a Halley byli všichni dobře známí a například to přijali.
V době Hipparchuse samozřejmě neexistovali žádné dalekohledy ani dalekohledy a k rozeznání hvězd v šesté velikosti je zapotřebí ostrý zrak a dobré pozorovací podmínky. Světelné znečištění, které je všudypřítomné ve většině velkých měst a okolních metropolitních oblastí, dnes omezuje prohlížení slabých objektů na noční obloze. Například pozorovatelé na mnoha příměstských místech mohou vidět pouze hvězdy třetí až čtvrté velikosti - za těch nejlepších nocí může být vidět pátá velikost. Ačkoli ztráta jedné nebo dvou magnitud se nezdá jako moc, zvažte, že počet viditelných hvězd se s každým pohybem nahoru stupnicí rychle zvyšuje. Rozdíl mezi světlem znečištěnou oblohou a tmavou oblohou je dechberoucí!
V polovině 19. století dosáhla technologie bodu přesnosti, že stará metoda měření jasu hvězd aproximací byla překážkou výzkumu. Do této doby řada nástrojů používaných ke studiu nebes zahrnovala nejen dalekohled, ale i spektroskop a kameru. Tato zařízení poskytovala obrovské vylepšení v rukou psaných poznámek, náčrtků okuláru a závěrů vycházejících z vzpomínek na předchozí vizuální pozorování. Navíc, protože dalekohledy jsou schopny shromáždit více světla, které může lidské oko sbírat, věda věděla, od Galileových prvních teleskopických pozorování, že hvězdy byly mnohem slabší, než lidé předpokládali, když byla vynalezena velikostní stupnice. Proto se stále více přijímalo, že přiřazení jasu předávaná starověkem je příliš subjektivní. Ale místo toho, aby ji opustili, se astronomové rozhodli upravit ji matematickým rozlišením jasu hvězd.
Norman Robert Pogson byl britským astronomem narozeným v anglickém Nottinghamu 23. března 1829. Pogson předváděl svou zdatnost s komplexními výpočty v raném věku výpočtem orbity dvou komet v době, kdy mu bylo pouhých 18 let. Během své kariéry astronoma v Oxfordu a později v Indii objevil osm asteroidů a dvacet jedna proměnných hvězd. Jeho nejpamátnějším přínosem pro vědu však byl systém kvantifikovatelného přiřazení přesného hvězdného jasu. Pogson si jako první všiml, že hvězdy první velikosti byly asi stokrát jasnější než hvězdy šesté velikosti. V 1856, on navrhl toto by mělo být přijímáno jako nový standard tak že každý pokles velikosti by snížil hodnotu předchozí v rychlosti rovné pátému kořenu 100 nebo asi 2,512. Polaris, Aldebaran a Altair byly Pogsonem označeny magnitudou 2,0 a všechny ostatní hvězdy byly porovnány s těmi v jeho systému a ze tří, Polaris byla referenční hvězdou. Astronomové bohužel později zjistili, že Polaris je mírně variabilní, a tak nahradili jasnost Vegovy jasnosti. Samozřejmě je třeba poznamenat, že Vega byla od té doby nahrazena složitějším matematickým nulovým bodem.
Přiřazení hodnoty intenzity hvězdám mezi první a šestou úrovní velikosti bylo založeno na tehdy převládající víře, že oko vycítilo rozdíly v jasu na logaritmickém měřítku - vědci se v té době domnívali, že velikost hvězdy není přímo úměrná skutečné množství energie, které oko získalo. Předpokládali, že hvězda velikosti 4 se zdá být na půli cesty mezi jasem hvězdy ve velikosti 3 a hvězdou ve velikosti 5. Nyní víme, že to není pravda. Citlivost oka není úplně logaritmická - vychází z Stevenovy křivky mocenského zákona.
Bez ohledu na to se Pogsonův poměr stal standardní metodou přiřazování magnitud na základě zdánlivé jasnosti hvězd pozorovaných ze Země a v průběhu času, jak se nástroje zlepšovaly, astronomové byli schopni dále upřesnit jejich označení tak, aby byly možné i frakční velikosti.
Jak již bylo zmíněno, bylo známo, že vesmír byl naplněn hvězdami slabšími, než je oko schopné vnímat už od doby Galilea. Notebooky velkého astronoma jsou plné odkazů na sedmé a osmé hvězdy, které objevil. Takže Pogsonův poměr byl rozšířen tak, aby zahrnoval i ty, které byly slabší než šestá velikost. Například oko bez pomoci má přístup k asi 6 000 hvězdám (ale jen málo lidí to někdy vidělo kvůli noční lstivé záři a potřebě pozorovat po dobu několika měsíců od rovníku). Běžné dalekohledy 10X50 zvýší světelné uchopení oka asi padesátkrát, rozšíří počet viditelných hvězd na přibližně 50 000 a umožní pozorovateli spatřit devět objektů velikosti. Skromný šestipalcový dalekohled ještě více zvýší viditelnost odhalením hvězd až do dvanácté velikosti - to je asi o 475 slabší, než dokáže nezávislé oko detekovat. S takovým nástrojem lze pozorovat přibližně 60 000 nebeských cílů.
Velký 200palcový dalekohled Hale na hoře Palomar, dlouhý největší dalekohled na Zemi, dokud jej za posledních dvacet let nepřekonají nové nástroje, by mohl nabídnout vizuální pohledy až do dvacáté velikosti - to je asi milionkrát slabší než vizi bez pomoci. Tento dalekohled není bohužel vybaven pro přímé pozorování - nepřicházel s držákem okulárů a jako každý jiný velký dalekohled je v podstatě gigantický objektiv fotoaparátu. Hubbleův kosmický dalekohled na nízké oběžné dráze Země může fotografovat hvězdy ve dvacáté deváté velikosti. To představuje současnou hranici lidského viditelného vesmíru asi dvacet pět miliardkrát slabší než normální lidské vnímání! Neuvěřitelně obrovské dalekohledy jsou na rýsovacím prkně a jsou financovány. Světlo sbírající zrcadla mají velikost fotbalových hřišť, což umožní pozorování objektů ve třicáté osmé velikosti! Předpokládá se, že nás to může přivést k samému úsvitu stvoření!
Protože Vega představoval výchozí bod pro určování velikosti, muselo se něco udělat také s objekty, které byly jasnější. Osm hvězd, několik planet, Měsíc a Slunce (vše) zastiňují Vegu. Vzhledem k tomu, že použití vyšších čísel představovalo objekty slabší než pouhým okem, zdálo se vhodné, aby bylo možné použít nulová a záporná čísla pro ty, které byly jasnější než Vega. Proto se říká, že Slunce svítí na -26,8, úplněk na -12. Sirius, nejjasnější hvězda z naší planety, dostal velikost -1,5.
Toto uspořádání přetrvávalo, protože kombinuje přesnost a flexibilitu a s vysokou přesností popisuje zdánlivý jas všeho, co můžeme vidět na nebesích.
Brilantnost hvězd však může být klamavá. Některé hvězdy vypadají jasnější, protože jsou blíže k Zemi, uvolňují neobvykle velké množství energie nebo mají barvu, kterou naše oči vnímají s větší či menší citlivostí. Astronomové mají proto také samostatný systém, který popisuje třpyt hvězd na základě toho, jak by se objevily ze standardní vzdálenosti - asi 33 světelných let - nazývané absolutní velikost. Tím se odstraní účinky oddělení hvězdy od naší planety, její vnitřní jas a barva z rovnice zdánlivé velikosti.
Abychom mohli odvodit absolutní velikost hvězdy, musí astronomové nejprve pochopit její skutečnou vzdálenost. Ukázalo se, že je užitečných několik metod, z nichž je nejčastěji používána tato paralaxa. Pokud podržíte prst vzhůru v délce paže, pak pohybujte hlavou ze strany na stranu, všimnete si, že se zdá, že prst posune svou polohu vzhledem k objektům v pozadí. Tento posun je jednoduchým příkladem paralaxy. Astronomové jej používají k měření hvězdných vzdáleností měřením polohy objektu proti hvězdám pozadí, když je Země na jedné straně své oběžné dráhy oproti druhé. Použitím trigonometrie mohou astronomové vypočítat vzdálenost objektu. Jakmile to pochopíme, další výpočet může odhadnout jeho zjevnou jasnost na 33 světelných let.
Výsledkem jsou podivné změny přiřazení velikosti. Například absolutní velikost našeho Slunce se zmenší na pouhých 4,83. Alpha Centauri, jeden z našich nejbližších hvězdných sousedů, je podobný s absolutní velikostí 4,1. Je zajímavé, že Rigel, jasná, bílo-modrá hvězda, která představuje pravou nohu lovce v souhvězdí Orionu, svítí se zjevnou velikostí asi nula, ale absolutní velikostí -7. To znamená, že Rigel je desítky tisíckrát jasnější než naše Slunce.
To je jeden ze způsobů, jak se astronomové dozvěděli o skutečné povaze hvězd, přestože jsou velmi vzdálení!
Galileo nebyl posledním velkým italským astronomem. Ačkoli je patrně nejslavnější, moderní Itálie se živí tisíci profesionálních i nadaných amatérských astronomů, kteří se zabývají výzkumem a fotografováním vesmíru. Například nádherný obraz, který doprovází tuto diskusi, vytvořil Giovanni Benintende s desetipalcovým dalekohledem Ritchey-Chretien a 3,5 megapixelovým astronomickým fotoaparátem ze svého pozorovacího místa na Sicílii 23. září 2006. Obrázek zobrazuje éterickou mlhovinu , označený Van den Bergh 152. Je to ve směru souhvězdí Cepheus, které se nachází asi 1400 světelných let od Země. Protože svítí jen v mizivé velikosti 20 (což byste nyní měli ocenit jako velmi slabé!), Zachytilo tuto úžasnou scénu Giovanniho 3,5 hodiny expozice.
Nádherný odstín oblaku je produkován brilantní hvězdou blízko vrcholu. Mikroskopické prachové zrna uvnitř mlhoviny jsou dostatečně malé, aby odrážely kratší vlnové délky hvězdného světla, které mají sklon k modré části barevného spektra. Delší vlnové délky, které mají sklon k červené, prostě procházejí. To je také analogické tomu, proč jsou naše pozemské nebe modré. Pozoruhodný efekt podsvícení je velmi reálný a vychází z kombinovaného hvězdného světla naší Galaxie!
Máte fotografie, které chcete sdílet? Zveřejněte je na astrofotografickém fóru Space Magazine nebo je pošlete e-mailem a my bychom je mohli mít v Space Magazine.
Napsal R. Jay GaBany
