Talán véletlen egybeesés,
de az égbolt első távcsöves megfigyeléseivel nagyjából egy időben születtek
meg az égitestek mozgását leíró Kepler-törvények. (Johannes Kepler Astronomia
Nova c. könyve - benne a bolygók mozgását leíró törvényszerűségekkel -
1609-ben jelent meg.) A csillagászati észlelések és a matematikai (később,
Newton munkássága által fizikai) alapokon nyugvó pályaszámítások egymást
támogatva járultak hozzá a csillagászat fejlődéséhez. A XVII. században,
de még a XVIII. század nagyobbik részében is túlnyomó részben a Naprendszer
égitestjeinek megfigyelése jelentette a csillagászatot, az eredmények is
ezt tükrözik. A Naprendszeren túli égitestek megismerése és különösen természetük
megértése még váratott magára.
Nagy eredmények kis távcsövekkel
A Kepler-törvények, a napközéppontú
világkép, valamint az „állócsillagok” egymáshoz viszonyított elmozdulásának
hiánya alapján nyilvánvalóvá vált, hogy a csillagok nagyon távol vannak.
A távcsöves csillagászat egyik kezdeti feladata éppen ezért az volt, hogy
meghatározzák a csillagok távolságát, azaz megmérjék a legközelebbi csillagok
parallaktikus elmozdulását, amely a Föld Nap körüli keringésének következménye.
Ennek érdekében rendszeresen észlelték és feljegyezték a csillagok pozícióit,
a mérések alapján pedig egyre több csillagot tartalmazó katalógusok születtek.
Röviddel a távcső csillagászati célú használatának kezdete előtt Johann
Bayer 1603-ban megjelent Uranometria csillagatlaszában még csupán 1200
csillag szerepelt. Említésre méltó, hogy szabad szemmel mintegy 5000 csillag
látható. A távcsöves megfigyelések első évszázadát követően, a John Flamsteed
által 1712-ben összeállított katalógus (Historia Coelestis Britannica)
2866 csillagot tartalmazott, és ezek között már 8 magnitúdós, azaz csak
távcsővel látható is akadt (1. ábra). A déli égbolt szisztematikus
megfigyelésének kezdete után, 1742-ben Nicolas Louis de Lacaille az égi
egyenlítőtől délre található 9766 csillag mérései alapján készítette el
a Coelum Australe Stelliferum katalógust. Mire egy újabb évszázad elteltével
végrehajtották az első sikeres parallaxisméréseket, már 300 000-nél több
csillag pontos pozíciója volt ismert.
A parallaktikus elmozdulás
ugyanis olyan parányi, hogy az egyre nagyobb távcsövekkel végzett és mind
pontosabbá váló mérések ellenére több mint két évszázadon át nem sikerült
rábukkanni a keresett effektusra. A távcsöves észlelők igyekezete azonban
addig sem volt hiábavaló. Egyrészt a mérési adatok nagy szakmai értéket
képviselnek a csillagászatban, ezért a feljegyzett adatokat megőrzik és
mások számára is hozzáférhetővé teszik. Nem lehet tudni ugyanis, hogy évek
vagy évtizedek múlva melyik adatra lesz éppen szükség valamely tudományos
kérdés megválaszolásához. Másrészt a parallaxiskeresés közben egyéb lényeges
effektusokat is sikerült felfedezni az asztrometriai mérésekből: a csillagok
sajátmozgását, a fény véges terjedési sebessége következtében fellépő aberrációt,
a nutációt a Hold mozgásában - ezek észlelése nem kívánt olyan szögmérési
pontosságot, mint a parallaxisé. Az asztrometriai méréseknek az idővel
egyre fokozódó pontosságát a 2. ábra szemlélteti. A függőleges tengelyen
logaritmikus skálán tüntettük fel a pozíciómérés pontosságát, hogy a hatalmas
fejlődést könnyebben lehessen ábrázolni.
1. ábra. Flamsteed csillagtérképének
egy lapja a XVIII. század elejéről
2. ábra. A csillagászati
pozíciómérések pontosságának időbeli változása
A sajátmozgás jelenségét
felismerve célszerűnek látszott, hogy a parallaktikus elmozdulás észleléséhez
a nagy sajátmozgású csillagokat kövessék figyelemmel, mert ha minden csillag
nagyjából azonos sebességgel mozog a térben, akkor a hozzánk legközelebbi
csillagok mozgása tűnik a leggyorsabbnak az égen.
Az éjszakai égbolt távcsöves
vizsgálata rengeteg további felfedezés lehetőségét rejtette magában. A
más célú megfigyelések közben így egyre-másra érdekes objektumokat fedeztek
fel a Naprendszeren kívül és azon belül is. Az Orion-ködre például már
1610-ben felfigyeltek, elsőként Nicholas-Claude Fabri de Peiresc. Giovanni
Battista Hodierna 1654-ben összeállított listájában pedig már 40 ködös
objektum szerepelt, amelyeket egy 20-szoros nagyítású, egyszerű Galilei-távcsővel
sikerült meglátnia. A Naprendszerhez tartozó újabb égitestek felfedezése
a Szaturnusz Titan holdjának megpillantásával indult (Christiaan Huygens,
1655). És ezeket a felfedezéseket igencsak kezdetleges és kis átmérőjű
lencsés távcsövek használatával érték el.
Galilei első távcsöves észlelései
után fél évszázaddal a csillagászati célra alkalmazott lencsék átmérője
még mindig 6–7 cm volt. A képalkotásnál fellépő színi hibát hosszú fókusztávolsággal
igyekeztek csökkenteni, ami kedvezett a nagyítás fokozásának. 1659-ben
Huygensnek így sikerült elsőként észrevennie felszíni alakzatokat a Marson,
1666-ban pedig Giovanni Domenico Cassini a vörös bolygó pólusánál a fehér
jégsapkát is meglátta.
A felfedezések ütemét ekkoriban
- és jószerivel egészen a XIX. század végéig - egy-egy jelentős csillagász,
a köréje csoportosuló munkatársak és az észlelésekhez általuk használt
távcső objektívjének átmérője és minősége szabta meg. A XVIII. század utolsó
évtizedeiben William Herschel tevékenysége lendítette előre a csillagászatot:
elsőként fedezett fel bolygót távcsővel, katalógusba foglalta a főként
általa talált kettőscsillagokat, csillagszámlálással meghatározta a Tejútrendszer
alakját stb.
A XIX. század első feléből
a német csillagászok pozíciómérései emelendők ki, ám az ő eredményességüket
Joseph Fraunhofer optikusi és távcsőkészítő tevékenysége is elősegítette.
A XIX. század második felére az amerikai csillagászat is felzárkózott,
majd az élre is tört. A XX. századra ugyanis a siker záloga a teleszkóp
főtükrének átmérője és a megfigyelési technika színvonala lett, az eredményesség
ekkortól már kevéssé függött a távcsövet használó csillagász látásának
élességétől és türelmétől. Ebben két lényeges fejlemény is közrejátszott:
a fényképezés módszerének elterjedése a csillagászatban és a spektroszkópia
csillagászati alkalmazása.
Nagy eredmények nagy távcsövekkel
Az új megfigyelési módszerek
térhódításával a korábban főként asztrometriával foglalkozó csillagászat
fő tevékenysége a XX. századra az asztrofizika lett. Az 1920-as években
pedig kialakult az extragalaktikus csillagászat is. Ezt általában Edwin
Hubble nevéhez kapcsolják, mert ő határozta meg néhány csillagokra bontható
ködösség távolságát az általa talált cefeida változócsillagok segítségével.
Ekkor vált egyértelművé, hogy a Tejútrendszeren kívül más galaxisok is
léteznek. Említést érdemel azonban, hogy a Világegyetem tágulására utaló
vöröseltolódást elsőként Vesto Slipher mutatta ki a galaxisok színképében,
és arról se feledkezzünk meg, hogy Lord Rosse gigászi távcsövével már 1845-ben
felfigyelt néhány köd spirális szerkezetére - a spirális galaxisokról tehát
már régóta tudtak, „csak” a helyüket és természetüket kellett tisztázni.
Az extragalaxisok vizsgálatának lehetőségével megszületett az obszervációs
kozmológia is.
Míg a legnagyobb csillagászati
távcsövek objektívjeinek méretét tekintve nagyjából folyamatos a növekedés,
a távcsövek - nem számszerűsíthető - teljesítőképességében és eredményességében
ugrások tapasztalhatók a fejlődés menetében. A csillagászati fényképezés
és spektroszkópia alkalmazása hatására bekövetkezett ugrás után a fotoelektromos
észlelési technika bevezetése eredményezett jelentős előrelépést. Ez a
nagyon pontos fényességmérést lehetővé tevő módszer a XX. század közepén
terjedt el a csillagászatban. A legutóbbi nagy ugrás pedig az elektronikus
képalkotó detektorok, vagyis a CCD-technika 1990-es években bekövetkezett
elterjedésének köszönhető.
A csillagászat azonban nem
csak a látható fény vizsgálatát jelenti. Az optikai hullámhosszak tartománya
csak töredéke a teljes elektromágneses színképnek. Megfelelő detektorok
híján, illetve a földi légkör elnyelő hatása miatt az optikai tartományon
kívüli sugárzást vizsgáló csillagászat csak a XX. század közepe után alakult
ki. Előbb a földfelszínen elhelyezett antennákkal dolgozó rádiócsillagászat,
majd a földi légkörön kívülre telepített távcsövekre és egyéb detektorokra
alapozó röntgen- és gammacsillagászat is. Az infravörös sugárzást részben
űrtávcsövekkel, részben földi berendezésekkel vizsgálják a csillagászok.
Ugyanis e színképtartomány rövidebb hullámhosszú része, valamint a mikrohullámú
sugárzás a földfelszín legszárazabb klímájú helyein, pl. magas hegyeken,
illetve az Antarktiszon elhelyezett műszerekkel is detektálható.
Napjainkban már egymilliárd
csillag pozíció- és fényességadatait tartalmazó katalógus is létezik -
természetesen ezt nyomtatott formában már közzé sem tették, de az Amerikai
Egyesült Államok Haditengerészeti Obszervatóriumában összeállított, elektronikus
formátumban elérhető USNO B1.0 katalógusának adataihoz szabad a hozzáférés.
A XXI. század elején az információk
jelentős részét már nem földi optikai távcsövekkel gyűjtik össze a csillagászok,
hanem űrszondákon elhelyezett teleszkópokkal és egyéb műszerekkel. Ráadásul
a csillagászok nem elégszenek meg az elektromágneses sugárzás vizsgálatával.
Az égitestekről és a kozmikus jelenségekből származó további információk
forrásai a neutrínók és a kozmikus sugárzás nagy energiájú részecskéi (és
természetesen a Földre hulló meteoritok). A kozmikus sugárzást már közel
egy évszázada vizsgálják a fizikusok és csillagászok, míg a neutrínócsillagászat
a Nap belsejéből érkező neutrínók detektálása után a Nagy Magellán-felhőben
1987-ben felfénylett szupernóvából származó neutrínók észlelésével született
meg. A közeljövőben pedig a gravitációs hullámok sikeres kimutatására lehet
számítani.
3. ábra. A csillagászati
célú optikai távcsövek összesített gyűjtőfelületének változása Galilei
korától napjainkig
A látható fény vizsgálata
azonban még belátható ideig a csillagászat alaptevékenysége marad. Ezt
sugallja az optikai távcsövek összesített gyűjtőfelületének időbeli változását
szemléltető 3. ábra is. Az Univerzum kettős értelemben is tágul:
egyrészt fizikailag, ősrobbanással történt kialakulása következtében, másrészt
pedig a csillagászat fejlődésével egyre távolabbra tudunk tekinteni, egyre
részletesebben megismerve mindazt, amiről Galileinek és sok-sok későbbi
csillagászgenerációnak fogalma se lehetett.
Válogatás a távcsöves
csillagászat fontos eseményeiből
1610 megjelenik a Galilei
első felfedezéseit ismertető Sidereus Nuncius
1610 az Orion-köd felfedezése
(N. Peiresc)
1655 a Titan felfedezése
(C. Huygens)
1666 a Mars sarki sapkáinak
felfedezése (J.-D. Cassini)
1667 a Párizsi Obszervatórium
megalapítása
1672 I. Newton elkészíti
az első tükrös távcsövet
1675 a Királyi Obszervatórium
megalapítása Greenwich-ben
1718 a csillagok sajátmozgásának
kimutatása (E. Halley)
1728 az aberráció kimutatása
(J. Bradley)
1771 C. Messier katalógusa
a „ködös” objektumokról
1781 az Uránusz felfedezése
(W. Herschel)
1786 a Tejútrendszer alakjának
első meghatározása (W. Herschel)
1801 az első kisbolygó (Ceres)
felfedezése (G. Piazzi)
1834—1838 a déli égbolt
csillagainak első katalogizálása (J. Herschel)
1837 Mensura Micrometricae
- F. G. W. Struve kettőscsillag-katalógusa
1838 az első csillagparallaxisok
(F. W. Bessel: 61 Cyg, F. G. W. Struve: Vega, Th. Henderson: Alfa Cen)
1846 a Neptunusz felfedezése
(U. J. J. LeVerrier számításai alapján J. G. Galle)
1850 az első fényképek csillagokról
(Vega, Castor)
1854 Norman Pogson matematikai
alapokra helyezi a magnitúdóskálát
1857—1862 a 324189 csillagot
tartalmazó Bonner Durchmusterung elkészítése (F. W. A. Argelander
1862 az első fehér törpe
észlelése (A. G. Clark: Sirius B)
1872 az első fotografikus
csillagszínkép (H. Draper: Vega)
1882 az első fotografikus
ködszínkép (H. Draper: Orion-köd)
1885—1889 a Cape Photographic
Durchmusterung elkészítése
1886 az első objektívprizmás
csillagszínképek (Harvard Obszervatórium)
1888 a New General Catalogue
(NGC) kiadása (J. L. E. Dreyer)
1891 működni kezd az első
állandó déli obszervatórium (Arequipa, Peru)
1904 intersztelláris eredetű
vonalak kimutatása kettőscsillagok színképében (J. F. Hartmann)
1908 a cefeidák periódus-fényesség
összefüggésének felfedezése a Magellán-felhők cefeidáinak vizsgálata alapján
(H. Leavitt)
1910 szeléncellás fotométerrel
változócsillagok fényességének mérése - a fotoelektromos fotometria első
csillagászati alkalmazása (J. Stebbins)
1918 működni kezd a Mt.
Wilson Obszervatórium 100 hüvelykes távcsöve
1919 E. E. Barnard összeállítja
a sötét ködök katalógusát
1920 az első interferometriai
mérések a csillagászatban (A. Michelson, J. F. Pease)
1925 E. Hubble megállapítja
az extragalaxisok létét
1930 a galaktikus fősíkban
levő elnyelő anyag kimutatása (J. Trümpler)
1933 Fritz Zwicky galaxishalmazok
tagjainak dinamikáját vizsgálva a sötét anyag létére következtet
1937 az első rádiótávcső
elkészítése (G. Reber)
1946 az első interferometriai
mérések rádióteleszkópokkal (M. Ryle)
1948 működni kezd a Palomar-hegyi
200 hüvelykes távcső
1962 a kompakt komponenst
tartalmazó kettőscsillagok röntgensugárzásának felfedezése
1963 az első kvazár felfedezése
1967 az első pulzár felfedezése
(J. Bell, A. Hewish)
1967 gammakitörések első
észlelése katonai felderítő műholdakon elhelyezett gammadetektorokkal
1968 a nagy energiájú gammafotonok
földi légkörbe csapódásakor bekövetkező optikai felvillanások (Cserenkov-effektus)
kimutatására szolgáló 10 m-es Whipple-távcső működni kezd Arizonában
1978 működni kezd az első
geostacionárius pályára helyezett csillagászati űrszonda, az ultraibolya
tartományban színképeket készítő International Ultraviolet Explorer (IUE)
1979 az első gravitációs
lencse felfedezése
1989 az első asztrometriai
célú űrszonda, a Hipparcos felbocsátása
1990 működni kezd a Föld
körül keringő Hubble-űrtávcső, elsőként a NASA négy Nagy Obszervatóriuma
közül
1991 a NASA újabb Nagy Obszervatóriumaként
felbocsátják a gammatartományt vizsgáló Compton Gamma Ray Observatory-t
1992 az első Kuiper-övbeli
objektum felfedezése (D. Jewitt, J. Luu)
1995 az első barna törpe
felfedezése
1995 az első exobolygó kimutatása
Nap típusú csillag mellett (M. Mayor, D. Queloz - 51 Peg)
1998 szupernóvák megfigyeléséből
következtetnek a sötét energia létére (S. Perlmutter csoportja)
1999 a Chandra (a NASA 3.
Nagy Obszervatóriuma) és az európai XMM-Newton röntgenobszervatóriumok
felbocsátása
2001 a kozmikus mikrohullámú
háttérsugárzást vizsgáló WMAP felbocsátása
2001 az első észlelés interferometrikus
üzemmódban az 1993-ban, ill. 1996-ban átadott két a Keck-távcsővel
2001 az ESO VLT 1993 és
2000 között átadott négy 8 m-es távcsövéből álló rendszerrel is megtörtént
az első interferometrikus mérés
2003 az infravörös színképtartományt
vizsgáló Spitzer-űrtávcső (a NASA 4. Nagy Obszervatóriuma) felbocsátása
2009 a fotometriai észleléseket
végző Kepler-űrtávcső felbocsátása
2009 az infravörös tartományt
vizsgáló Herschel-űrszonda indítása (3,5 m átmérőjű főtükrével a Herschel
az eddigi legnagyobb űrtávcső)
Természet Világa, |
Feltárul a Világegyetem,
2009
http://www.termvil.hu/archiv/
http://www.chemonet.hu/TermVil/ |