スポットライトに当たった粉々に砕けたガラスの破片のように、星は夜空で一見不思議に見えます。恒星の表面温度は、摂氏50,000度に達する可能性があり、太陽よりも10倍以上暑く、数日で100万度を超える可能性があります。星の内部の熱は、通常数百万度を超えるさらに高いレベルに達します。これは、原子核を引き裂き、それらを新しい種類の物質に変換するのに十分です。私たちのカジュアルな視線は、これらの極端な状態を明らかにできないだけでなく、存在する非常に多様な星をほのめかしているだけです。星はペア、トリプレット、カルテットで配置されます。地球よりも小さいものもあれば、太陽系全体よりも大きいものもあります。しかし、最も近い星でさえ26兆マイルも離れているので、添付の写真にあるものを含め、それらについて私たちが知っているほとんどすべてのものは、それらの光からのみ収集されています。
今日の私たちの技術では、数千年未満の往復の移動時間内で、人やロボットを最も近い星にさえ送ることはできません。したがって、星は今も物理的にアクセスできないままであり、何年も前から前例のない宇宙推進力の突破なしに到来しています。しかし、山を訪問することは実際的ではありませんが、星の光の形で私たちに送られた山の一部を研究することは可能でした。星について私たちが知っているほとんどすべては、分光法として知られている技術、つまり光やその他の形態の放射線の分析に基づいています。
分光法の始まりは、17世紀の英国の数学者であり科学者でもあるアイザックニュートンに由来しています。ニュートンは、ルネデカルトのような初期の思想家によって提案された当時の奇妙な概念に興味をそそられました。白色光は虹のすべての色を保持するというものです。 1666年、ニュートンはガラスプリズム、窓のシャッターの1つにある小さな穴、部屋の白い壁を実験しました。穴からの光がプリズムを通過すると、まるで魔法のように、赤から紫まで、わずかに重なる色の配列に分散されました。彼はこれをスペクトルと表現した最初の人物であり、これはラテン語で妖怪を意味します。
天文学はニュートンの発見をすぐには取り入れませんでした。 18世紀に入ると、天文学者たちは星が惑星の運動の背景にすぎないと考えていました。これの一部は、科学が星の遠い距離のために星の本当の物理的性質を理解することができるという広範囲にわたる不信に基づいていました。しかし、そのすべてがジョセフフラウンホーファーという名前のドイツの眼鏡技師によって変更されました。
ミュンヘンの光学会社に入社してから5年後、フラウンホーファーは24歳で、ガラスの製造、レンズの研磨、設計のスキルからパートナーになりました。望遠鏡やその他の機器で使用される理想的なレンズを追求した彼は、分光法を実験するようになりました。 1814年に測量望遠鏡を設置し、プリズムと太陽光の小さなスリットの間にプリズムを取り付け、接眼レンズをのぞいて結果のスペクトルを観察しました。彼は予想どおり色の広がりを観察しましたが、他の色、他の色よりも暗い無数の強い縦線と弱い縦線が見られ、一部はほぼ黒く見えました。これらの暗い線は、後にフラウンホーファー吸収線として物理学のすべての学生に親しみやすくなります。ニュートンは、おそらく彼の実験で使用された穴がフラウンホーファーのスリットよりも大きかったため、それらを見ていませんでした。
これらのラインに魅了され、それらが彼の楽器のアーチファクトではないことを確信したフラウンホーファーは、熱心にそれらを研究しました。時間の経過とともに、彼は600本以上のラインをマッピングし（今日では約20,000本あり）、次に月と最も近い惑星に注意を向けました。彼は線が同一であることを発見し、これは月と惑星が太陽光を反射したためであると結論付けました。次に彼はシリウスを研究しましたが、星のスペクトルは異なるパターンを持っていることがわかりました。彼が観察したすべての星には、その後、指紋のように他の1つ1つを他と区別する独特の暗い縦線のセットがありました。この過程で、プリズムの代わりに使用できる回折格子と呼ばれるデバイスを大幅に改善しました。彼の改良された回折格子は、プリズムよりもはるかに詳細なスペクトルを生み出し、暗い線のマップを作成することを可能にしました。
フラウンホーファーは、ガス火炎の光を観察し、出現したスペクトル線を特定することによって、彼の分光器（後で作成された用語）をテストしました。しかし、これらの線は暗くはありませんでした。白熱まで加熱された材料に起因するため、明るい線でした。フラウンホーファーは、太陽スペクトル内の一対の暗い線の位置と彼の研究室の炎からの一対の明るい線との位置の一致に注目し、暗い線は太陽のように特定の光がないことによって引き起こされると推測しました他の星）は色の細い縞のスペクトルを奪いました。
暗い線の謎は1859年頃まで解決されませんでした。その時、グスタフキルヒホフとロバートブンセンは、燃焼時の色によって化学物質を特定する実験を行いました。キルヒホフは、ブンゼンが分光器を区別を明確にするための最も明確な方法として使用することを提案し、すぐに各化学元素が独自のスペクトルを持っていることが明らかになりました。たとえば、ナトリウムは、数年前にフラウンホーファーによって最初に発見されたラインを作成しました。
キルヒホッフは太陽と星のスペクトルの暗い線を正しく理解し続けました。太陽または星からの光は周囲の冷たいガスの大気を通過します。ナトリウム蒸気などのこれらのガスは、その特徴的な波長を光から吸収し、その世紀の初めにフラウンホーファーによって最初に発見された暗い線を生成します。これは宇宙化学のコードを解き放ちました。
キルチョフは後にナトリウムだけでなく、鉄、カルシウム、マグネシウム、ニッケル、クロムを特定することによって太陽大気の構成を解読しました。数年後の1895年、日食を見ている天文学者たちは、地球ヘリウムでまだ発見されていない元素のスペクトル線を確認しました。
探偵の仕事が続くにつれて、天文学者たちは彼らが分光器を通して研究していた放射線が私たちの目では知覚できない電磁気的な領域に慣れ親しんだ可視色を超えて広がっていることを発見しました。今日、プロの天文学者の注意を引く仕事の多くは、深宇宙物体の視覚的特徴ではなく、それらのスペクトルの性質に関するものです。たとえば、新しく発見されたほとんどすべての太陽系外惑星は、たとえば、親星の周りを周回する際に導入される恒星スペクトルシフトを分析することによって発見されました。
地球から遠く離れた場所に点在する巨大な望遠鏡は、接眼レンズと一緒に使用されることはめったになく、この説明に含まれているような写真はめったに撮りません。これらの機器の一部は30フィートを超えるミラー直径を持ち、その他はまだ設計段階と資金調達段階にあり、100メートルを超える集光面を持っている場合があります。概して、存在するものと描画ボード上のもののすべてが、洗練された分光器を使用して収集した光を集めて分析するように最適化されています。
現在、ここで紹介されているような最も美しい深宇宙の画像の多くは、深宇宙全体に漂う物体の美しさに魅了されている才能のあるアマチュア天文学者によって作成されています。敏感なデジタルカメラと驚くほど正確でありながら適度なサイズの光学機器を備えたこれらの製品は、情熱を共有する世界中の人々のインスピレーションの源であり続けています。
右上のカラフルな写真は、今年の8月にDan Kowalが私的な展望台から制作したものです。北の星座シグナスの方向にあるシーンを示しています。水素分子とダストのこの複雑な質量は、地球から約4,000光年離れています。この星雲の主要部分で見られる光の多くは、その中心の近くにある巨大な明るい星によって生成されます。広角、長時間露光の写真から、星雲は非常に広大であることがわかり、本質的には星間塵の広大な川です。
この写真は、6インチのアポクロマート屈折器と3.5メガピクセルの天体カメラを使用して作成されました。画像は、約13時間の露出を表しています。
共有したい写真はありますか？それらをスペースマガジンの天体写真フォーラムに投稿するか、電子メールで送信してください。スペースマガジンで取り上げることもできます。
Rジェイガバニー脚本の作品
