เช่นเศษกระจกแตกที่ติดอยู่ในสปอตไลท์ดวงดาวปรากฏขึ้นเฉยๆในท้องฟ้ายามค่ำคืน อุณหภูมิพื้นผิวของดาวฤกษ์สามารถสูงถึง 50,000 องศาเซลเซียส - ร้อนกว่าดวงอาทิตย์ของเรามากกว่าสิบเท่า - และไม่กี่แห่งที่สามารถเข้าถึงมากกว่าหนึ่งล้านองศา! ความร้อนภายในดาวฤกษ์สูงถึงระดับที่สูงกว่าปกติหลายล้านองศาซึ่งเพียงพอที่จะแยกนิวเคลียสของอะตอมออกแล้วแปลงให้กลายเป็นสสารชนิดใหม่ สายตาที่ไม่เป็นทางการของเราขึ้นไปไม่เพียง แต่ล้มเหลวในการเปิดเผยเงื่อนไขที่รุนแรงเหล่านี้ แต่มันยังบอกใบ้ถึงความหลากหลายของดาวที่มีอยู่ ดาวถูกจัดเรียงเป็นคู่แฝดสามและสี่ บางส่วนมีขนาดเล็กกว่าโลกในขณะที่บางส่วนนั้นใหญ่กว่าระบบสุริยะทั้งหมดของเรา อย่างไรก็ตามเนื่องจากแม้แต่ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ที่สุดก็อยู่ห่างออกไป 26 ล้านล้านไมล์เกือบทุกสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับพวกมันรวมถึงดาวที่อยู่ในรูปภาพนั้นจึงถูกรวบรวมจากแสงของพวกมันเท่านั้น
เทคโนโลยีของเราในวันนี้ยังไม่สามารถส่งคนหรือหุ่นยนต์ไปยังดวงดาวที่ใกล้ที่สุดได้ภายในระยะเวลาเดินทางไปกลับซึ่งน้อยกว่าหลายพันปี ดังนั้นดาวยังคงไม่สามารถเข้าถึงร่างกายได้ในขณะนี้และอีกหลายปีข้างหน้า อย่างไรก็ตามแม้ว่ามันจะไม่เป็นประโยชน์ในการเยี่ยมชมภูเขา แต่ก็เป็นไปได้ที่จะศึกษาบางส่วนของภูเขาที่ถูกส่งมาให้เราในรูปแบบของแสงดาว เกือบทุกอย่างที่เรารู้เกี่ยวกับดวงดาวนั้นขึ้นอยู่กับเทคนิคที่เรียกว่าสเปกโทรสโกปี - การวิเคราะห์แสงและการแผ่รังสีในรูปแบบอื่น ๆ
จุดเริ่มต้นของสเปกโทรสโกปีเกิดจากไอแซกนิวตันนักคณิตศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษในศตวรรษที่สิบเจ็ด นิวตันรู้สึกทึ่งกับความคิดแปลก ๆ ที่เสนอโดยนักคิดรุ่นก่อน ๆ เช่น Rene Descartes ที่แสงสีขาวถือสีรุ้งทั้งหมด ในปี ค.ศ. 1666 นิวตันทดลองกับปริซึมแก้วรูเล็ก ๆ ในบานประตูหน้าต่างหนึ่งบานและผนังสีขาวของห้อง เมื่อแสงจากรูผ่านปริซึมมันก็แยกย้ายกันไปราวกับว่าเป็นเวทย์มนตร์เป็นชุดของสีที่เหลื่อมกันเล็กน้อย: จากสีแดงเป็นสีม่วง เขาเป็นคนแรกที่อธิบายสิ่งนี้ว่าเป็นสเปกตรัมซึ่งเป็นคำภาษาละตินสำหรับการประจักษ์
ดาราศาสตร์ไม่ได้รวมการค้นพบของนิวตันทันที ในศตวรรษที่สิบแปดนักดาราศาสตร์คิดว่าดวงดาวเป็นเพียงฉากหลังสำหรับการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ ส่วนหนึ่งเกิดจากการไม่เชื่ออย่างกว้างขวางว่าวิทยาศาสตร์สามารถเข้าใจธรรมชาติทางกายภาพที่แท้จริงของดวงดาวได้เนื่องจากระยะไกล อย่างไรก็ตามทั้งหมดนี้ได้รับการเปลี่ยนแปลงโดยช่างแว่นตาชาวเยอรมันชื่อ Joseph Fraunhofer
ห้าปีหลังจากเข้าร่วมกับ บริษัท ออพติคอลของมิวนิค Fraunhofer ซึ่งเป็นวัย 24 ปีนั้นได้กลายเป็นหุ้นส่วนเนื่องจากความสามารถของเขาในการทำกระจกการบดเลนส์และการออกแบบ การแสวงหาเลนส์ในอุดมคติของเขาที่ใช้ในกล้องโทรทรรศน์และเครื่องมืออื่น ๆ ทำให้เขาทดลองสเปคโทรสโกปี ในปีค. ศ. 1814 เขาได้ตั้งกล้องสำรวจขึ้นติดปริซึมระหว่างมันกับช่องเล็ก ๆ ของแสงอาทิตย์จากนั้นมองผ่านช่องมองภาพเพื่อสังเกตสเปกตรัมที่เกิดขึ้น เขาสังเกตเห็นการแพร่กระจายของสีตามที่เขาคาดไว้ แต่เขาเห็นสิ่งอื่น - จำนวนเส้นแนวตั้งที่แข็งแรงและอ่อนแอจำนวนนับไม่ถ้วนที่เกือบจะมืดกว่าสีที่เหลือและบางส่วนก็ปรากฏเป็นสีดำ เส้นมืดเหล่านี้จะกลายเป็นที่คุ้นเคยกับนักเรียนทุกคนของฟิสิกส์เป็นเส้นการดูดซึม Fraunhofer นิวตันไม่เห็นพวกเขาอาจเป็นเพราะหลุมที่ใช้ในการทดลองของเขาใหญ่กว่าร่องของ Fraunhofer
หลงไหลไปตามสายเหล่านี้และแน่นอนว่าพวกเขาไม่ใช่เครื่องมือของเครื่องดนตรี Fraunhofer ศึกษาพวกเขาอย่างตั้งใจ เมื่อเวลาผ่านไปเขาแมปกว่า 600 บรรทัด (วันนี้มีประมาณ 20,000) จากนั้นหันความสนใจของเขาไปยังดวงจันทร์และดาวเคราะห์ที่ใกล้ที่สุด เขาพบว่ามีเส้นเหมือนกันและสรุปได้ว่าเป็นเพราะดวงจันทร์และดาวเคราะห์สะท้อนแสงอาทิตย์ ต่อไปเขาศึกษาซิเรียส แต่พบว่าสเปกตรัมของดาวนั้นมีรูปแบบที่แตกต่างกัน หลังจากนั้นดาวทุกดวงที่เขาสังเกตเห็นก็มีเส้นแนวตั้งที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งทำให้แต่ละดาวแตกต่างจากดาวอื่น ๆ อย่างลายนิ้วมือ ในระหว่างกระบวนการนี้เขาได้ปรับปรุงอุปกรณ์ที่เรียกว่าตะแกรงแบบเลี้ยวเบนอย่างกว้างขวางซึ่งสามารถใช้แทนปริซึมได้ ตะแกรงที่ได้รับการปรับปรุงของเขานั้นให้สเปกตรัมที่ละเอียดกว่าปริซึมและทำให้เขาสามารถสร้างแผนที่ของเส้นมืด
Fraunhofer ทดสอบสเปคตรัมของเขา - คำประกาศเกียรติคุณในภายหลัง - โดยการสังเกตแสงของเปลวไฟแก๊สและระบุเส้นสเปกตรัมที่ปรากฏ อย่างไรก็ตามเส้นเหล่านี้ไม่มืด - สว่างเพราะเป็นผลมาจากวัสดุที่ถูกทำให้ร้อนด้วยแสง Fraunhofer ตั้งข้อสังเกตถึงความบังเอิญระหว่างตำแหน่งของเส้นคู่สีเข้มในสเปกตรัมของดวงอาทิตย์กับคู่ของเส้นสว่างจากเปลวไฟในห้องปฏิบัติการของเขาและสันนิษฐานว่าเส้นสีดำอาจเกิดจากการไม่มีแสงโดยเฉพาะราวกับว่าดวงอาทิตย์ (และ ดาวอื่น ๆ ) ปล้นแถบสีแถบแคบ
ความลึกลับของเส้นมืดยังไม่ได้รับการแก้ไขจนกระทั่งประมาณ 2402 เมื่อกุสตาฟ Kirchhoff และโรเบิร์ต Bunsen ทำการทดลองเพื่อระบุวัสดุเคมีสีเมื่อเผา Kirchhoff แนะนำว่า Bunsen ใช้สเปกโตรสโคปเป็นวิธีที่ชัดเจนที่สุดในการสร้างความแตกต่างและในไม่ช้าก็เห็นได้ชัดว่าองค์ประกอบทางเคมีแต่ละอันมีสเปกตรัมที่ไม่ซ้ำกัน ตัวอย่างเช่น Sodium ผลิตเส้นที่พบครั้งแรกโดย Fraunhofer เมื่อหลายปีก่อน
Kirchhoff เดินหน้าต่อไปเพื่อทำความเข้าใจกับเส้นสีดำในสเปกตรัมของดวงอาทิตย์และดวงดาวอย่างถูกต้อง: แสงจากดวงอาทิตย์หรือดาวฤกษ์ผ่านบรรยากาศรอบ ๆ ของก๊าซเย็นกว่า ก๊าซเหล่านี้เช่นโซเดียมไอดูดซับความยาวคลื่นที่เป็นลักษณะเฉพาะของพวกมันออกมาจากแสงและสร้างเส้นสีดำที่เห็นครั้งแรกโดย Fraunhofer ก่อนหน้าศตวรรษที่ สิ่งนี้ปลดล็อครหัสวิชาเคมีของจักรวาล
Kirchoff ภายหลังถอดรหัสองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์โดยการระบุไม่เพียง แต่โซเดียมเท่านั้น แต่ยังมีธาตุเหล็กแคลเซียมแมกนีเซียมนิกเกิลและโครเมียม ไม่กี่ปีต่อมาในปี 1895 นักดาราศาสตร์ที่ดูสุริยุปราคาจะยืนยันเส้นสเปกตรัมขององค์ประกอบที่ยังไม่ได้ถูกค้นพบบนโลกฮีเลียม
เมื่อนักสืบทำงานต่อเนื่องนักดาราศาสตร์ค้นพบว่าการแผ่รังสีที่พวกเขาศึกษาผ่านสเปคโทรสขยายออกไปมากกว่าสีที่มองเห็นได้ซึ่งคุ้นเคยในภูมิภาคที่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งดวงตาของเราไม่สามารถรับรู้ได้ ทุกวันนี้งานส่วนใหญ่ที่ดึงดูดความสนใจของนักดาราศาสตร์มืออาชีพนั้นไม่ได้มีลักษณะทางสายตาของวัตถุห้วงอวกาศ แต่มีลักษณะของสเปกตรัมของมัน ยกตัวอย่างเช่นดาวเคราะห์สุริยะที่เพิ่งค้นพบใหม่ทั้งหมดได้ถูกค้นพบโดยการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงสเปกตรัมของดาวฤกษ์ที่ถูกนำมาใช้เมื่อพวกมันโคจรรอบดาวฤกษ์แม่ของพวกมัน
กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่กระจายอยู่ทั่วโลกในสถานที่ห่างไกลมากมักไม่ค่อยใช้กับช่องมองภาพและไม่ค่อยถ่ายภาพเหมือนที่รวมอยู่ในการสนทนานี้ เครื่องมือเหล่านี้บางตัวมีเส้นผ่านศูนย์กลางกระจกเกินกว่า 30 ฟุตและอื่น ๆ ซึ่งยังอยู่ในขั้นตอนการออกแบบและการระดมทุนอาจมีพื้นผิวการรวบรวมแสงที่เกิน 100 เมตร! โดยมากแล้วสิ่งเหล่านั้นทั้งหมดที่มีอยู่และบนกระดานวาดภาพได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อรวบรวมและแยกแสงที่พวกเขารวบรวมโดยใช้สเปคโทรส
ในปัจจุบันภาพอวกาศห้วงลึกที่สวยที่สุดหลายภาพเช่นเดียวกับที่ปรากฏที่นี่ผลิตโดยนักดาราศาสตร์สมัครเล่นที่มีพรสวรรค์ซึ่งถูกดึงดูดให้เข้ากับความงามของวัตถุที่ลอยไปทั่วอวกาศ ด้วยกล้องดิจิตอลที่ไวต่อแสงและเครื่องมือออปติคัลที่มีขนาดเล็ก แต่แม่นยำพวกเขายังคงเป็นแรงบันดาลใจให้กับผู้คนทั่วโลกที่แบ่งปันความรักของพวกเขาต่อไป
ภาพสีสันในมุมขวาด้านบนผลิตโดย Dan Kowal จากหอดูดาวส่วนตัวของเขาในช่วงเดือนสิงหาคมของปีนี้ มันนำเสนอฉากที่ตั้งอยู่ในทิศทางของกลุ่มดาว Cygnus ทางเหนือ มวลโมเลกุลไฮโดรเจนและฝุ่นละอองที่ซับซ้อนนี้อยู่ห่างจากโลกออกไปราว 4,000 ปีแสง แสงส่วนมากที่เห็นได้ในส่วนหลักของเนบิวลานี้สร้างขึ้นโดยดาวสว่างขนาดใหญ่ที่อยู่ใกล้ใจกลางเมือง ภาพถ่ายมุมกว้างและการเปิดรับแสงนานแสดงให้เห็นว่าเนบิวลานั้นมีความกว้างมากโดยส่วนใหญ่เป็นแม่น้ำที่มีฝุ่นระหว่างดาว
ภาพนี้ผลิตโดยใช้เครื่องวัดแสงแบบปลายนิ้วหกนิ้วและกล้องดาราศาสตร์ขนาด 3.5 ล้านพิกเซล ภาพแสดงการเปิดรับแสงเกือบ 13 ชั่วโมง
คุณมีรูปภาพที่คุณต้องการแบ่งปันหรือไม่ โพสต์ไว้ในฟอรัม Astrophotography หรือส่งอีเมลถึงเราและเราอาจนำเสนอหนึ่งใน Space Magazine
เขียนโดย R. Jay GaBany
