Seperti pecahan kaca pecah yang terperangkap dalam sorotan, bintang-bintang tampak pasif di langit malam. Suhu permukaan bintang boleh mencapai 50,000 darjah Celsius - lebih dari sepuluh kali lebih panas daripada Matahari kita - dan pada beberapa suhu boleh mencapai lebih dari satu juta darjah! Panas dalam bintang mencapai tahap yang lebih tinggi yang biasanya melebihi beberapa juta darjah - cukup untuk merobohkan inti atom dan mengubahnya menjadi jenis bahan baru. Pandangan santai kami ke atas bukan sahaja gagal untuk mendedahkan keadaan yang melampau ini tetapi hanya mengisyaratkan pelbagai bintang yang ada. Bintang disusun secara berpasangan, kembar tiga dan kuartet. Sebahagiannya lebih kecil dari Bumi sementara yang lain lebih besar daripada keseluruhan sistem suria kita. Tetapi, walaupun bintang terdekatnya berjarak 26 trilion batu, hampir semua yang kita ketahui mengenai mereka, termasuk yang ada dalam gambar yang disertakan, hanya dipancarkan dari cahaya mereka.
Teknologi kami, hari ini, masih tidak mampu mengirim seseorang atau robot ke bintang terdekat bahkan dalam waktu transit pergi dan balik yang memakan waktu kurang dari beberapa ribu tahun. Oleh itu, bintang-bintang tetap tidak dapat diakses secara fizikal sekarang dan selama bertahun-tahun yang akan datang tanpa penembusan yang luar biasa dalam pendorong ruang angkasa. Namun, walaupun tidak praktikal untuk mengunjungi gunung, kami dapat mempelajari bahagian-bahagian gunung yang telah dikirim kepada kami dalam bentuk cahaya bintang. Hampir semua yang kita ketahui mengenai bintang didasarkan pada teknik yang dikenali sebagai spektroskopi - analisis cahaya dan bentuk sinaran lain.
Permulaan spektroskopi berasal dari Isaac Newton, ahli matematik dan saintis Inggeris abad ketujuh belas. Newton tertarik dengan pengertian aneh ketika itu, yang dikemukakan oleh pemikir terdahulu seperti Rene Descartes, bahawa cahaya putih memegang semua warna pelangi. Pada tahun 1666, Newton bereksperimen dengan prisma kaca, lubang kecil di salah satu tingkap tingkapnya dan dinding putih bilik. Ketika cahaya dari lubang melewati prisma, cahaya itu tersebar, seolah-olah oleh sihir, ke dalam rangkaian warna yang sedikit tumpang tindih: dari merah hingga ungu. Dia adalah orang pertama yang menggambarkan ini sebagai spektrum, yang merupakan kata Latin untuk penampilan.
Astronomi tidak langsung memasukkan penemuan Newton. Menjelang abad kelapan belas, para astronom berpendapat bahawa bintang-bintang hanyalah latar belakang pergerakan planet-planet. Sebahagiannya berdasarkan kepercayaan yang tidak meluas bahawa sains dapat memahami sifat fizikal bintang yang sebenarnya kerana jaraknya yang jauh. Namun, semua itu diubah oleh pakar optik Jerman bernama Joseph Fraunhofer.
Lima tahun setelah bergabung dengan sebuah syarikat optik Munich, Fraunhofer, ketika berusia 24 tahun, dijadikan pasangan kerana kemahirannya dalam pembuatan kaca, penggilingan lensa dan reka bentuk. Pencariannya untuk lensa ideal yang digunakan di teleskop dan instrumen lain mendorongnya untuk bereksperimen dengan spektroskopi. Pada tahun 1814, dia memasang teleskop survei, memasang prisma di antaranya dan celah cahaya matahari yang kecil kemudian melihat melalui lensa mata untuk melihat spektrum yang dihasilkan. Dia memerhatikan penyebaran warna, seperti yang dia harapkan, tetapi dia melihat sesuatu yang lain - sebilangan besar garis menegak kuat dan lemah yang lebih gelap daripada warna-warna lain dan ada yang kelihatan hampir hitam. Garis-garis gelap ini kemudian menjadi biasa bagi setiap pelajar fizik sebagai garis penyerapan Fraunhofer. Newton tidak melihatnya, mungkin, kerana lubang yang digunakan dalam eksperimennya lebih besar daripada celah Fraunhofer.
Tertarik dengan garis-garis ini dan yakin mereka bukan artifak instrumennya, Fraunhofer mempelajarinya dengan teliti. Lama kelamaan dia memetakan lebih dari 600 baris (hari ini, ada sekitar 20.000), kemudian mengalihkan perhatiannya ke Bulan dan planet-planet terdekat. Dia mendapati garis-garisnya serupa dan menyimpulkan ini kerana bulan dan planet memantulkan cahaya matahari. Seterusnya dia mempelajari Sirius tetapi mendapati spektrum bintang mempunyai corak yang berbeza. Setiap bintang yang diperhatikannya, selepas itu, mempunyai satu set garis menegak gelap yang unik yang masing-masing membezakannya dari yang lain seperti cap jari. Selama proses ini, dia banyak memperbaiki alat yang dikenal sebagai parutan difraksi yang dapat digunakan sebagai pengganti prisma. Parutannya yang lebih baik menghasilkan spektrum yang jauh lebih terperinci daripada prisma dan memungkinkannya membuat peta garis gelap.
Fraunhofer menguji spektroskopnya - istilah yang diciptakan kemudian - dengan memerhatikan cahaya api gas dan mengenal pasti garis spektrum yang muncul. Garis-garis ini, bagaimanapun, tidak gelap - mereka terang kerana dihasilkan dari bahan yang telah dipanaskan hingga pijar. Fraunhofer mencatat kebetulan antara kedudukan sepasang garis gelap di spektrum suria dengan sepasang garis terang dari api makmalnya dan berspekulasi bahawa garis gelap mungkin disebabkan oleh ketiadaan cahaya tertentu seolah-olah Matahari (dan bintang lain) telah merampas spektrum jalur warna sempit mereka.
Misteri garis gelap tidak dapat diselesaikan sehingga sekitar tahun 1859, ketika Gustav Kirchhoff dan Robert Bunsen melakukan eksperimen untuk mengenal pasti bahan kimia mengikut warnanya ketika terbakar. Kirchhoff menyarankan agar Bunsen menggunakan spektroskop sebagai kaedah paling jelas untuk membuat perbezaan dan segera menjadi jelas bahawa setiap elemen kimia mempunyai spektrum yang unik. Sebagai contoh, Sodium menghasilkan garis pertama yang dilihat oleh Fraunhofer beberapa tahun sebelumnya.
Kirchhoff terus memahami garis gelap di spektrum suria dan bintang dengan betul: cahaya dari Matahari atau bintang melewati suasana gas yang lebih sejuk di sekitarnya. Gas ini, seperti wap natrium, menyerap panjang gelombang ciri mereka dari cahaya dan menghasilkan garis gelap yang pertama kali dilihat oleh Fraunhofer pada awal abad itu. Ini membuka kod kimia kosmik.
Kirchoff kemudian menguraikan komposisi atmosfera suria dengan mengenal pasti bukan sahaja natrium tetapi besi, kalsium, magnesium, nikel dan kromium. Beberapa tahun kemudian, pada tahun 1895, para astronom melihat gerhana matahari akan mengesahkan garis spektrum unsur yang belum ditemui di bumi-helium.
Ketika kerja detektif berlanjutan, para astronom mendapati bahawa radiasi yang mereka pelajari melalui spektroskop melampaui warna-warna yang biasa dilihat ke kawasan elektromagnetik yang tidak dapat dilihat oleh mata kita. Hari ini, banyak karya yang menarik perhatian ahli astronomi profesional bukan dengan ciri visual objek ruang dalam tetapi dengan sifat spektrum mereka. Hampir semua planet suria tambahan yang baru ditemui, misalnya, telah dijumpai dengan menganalisis pergeseran spektrum bintang yang diperkenalkan ketika mereka mengorbit di sekitar bintang induknya.
Teleskop besar yang terdapat di dunia di lokasi yang sangat jauh jarang digunakan dengan lensa mata dan jarang mengambil gambar seperti yang disertakan dalam perbincangan ini. Sebilangan instrumen ini mempunyai diameter cermin lebih dari 30 kaki dan yang lain, masih dalam tahap reka bentuk dan pendanaan, mungkin mempunyai permukaan pengumpulan cahaya yang melebihi 100 meter! Pada umumnya, semua yang ada dan yang ada di papan gambar, dioptimumkan untuk mengumpulkan dan membedah cahaya yang mereka kumpulkan menggunakan spektroskopi yang canggih.
Pada masa ini, banyak gambar ruang dalam yang paling indah, seperti yang terdapat di sini, dihasilkan oleh ahli astronomi amatur berbakat yang tertarik dengan keindahan objek yang melayang ke angkasa lepas. Bersenjata dengan kamera digital sensitif dan instrumen optik bersaiz sangat tepat tetapi sederhana, mereka terus menjadi sumber inspirasi kepada orang-orang di seluruh dunia yang berkongsi minat mereka.
Gambar berwarna di bahagian atas kanan dihasilkan oleh Dan Kowal dari balai cerap peribadinya pada bulan Ogos tahun ini. Ini memaparkan pemandangan yang terletak di arah buruj utara Cygnus. Jisim hidrogen molekul dan debu yang kompleks ini terletak kira-kira 4.000 tahun cahaya dari Bumi. Sebilangan besar cahaya yang dilihat di bahagian utama nebula ini dihasilkan oleh bintang terang besar berhampiran pusatnya. Sudut lebar, gambar-gambar dengan paparan panjang menunjukkan nebula sangat luas - pada dasarnya sungai debu antarbintang yang luas.
Gambar ini dihasilkan dengan refractor apochromatic enam inci dan kamera astronomi 3,5 mega-pixel. Gambar menunjukkan paparan hampir 13 jam.
Adakah anda mempunyai foto yang ingin anda kongsi? Kirimkan mereka ke forum astrofotografi Space Magazine atau hantarkan e-mel kepada mereka, dan kami mungkin memaparkannya di Space Magazine.
Ditulis oleh R. Jay GaBany
