Mliječni put snimljen metodom mozaika

“Radije bih razumio jedan jedini uzrok, nego bio perzijski car.” (Demokrit)

Naša galaksija je kao božićna jelka, ukrašena mnogobrojnim čudesima (milijarde zvijezda, međuzvjezdana prašina iz koje se rađa život, magline, skupovi zvijezda, gasovi…). Ali da bi vidjeli tako nešto potrebno su digitalni aparati, moderni senzori, kvalitetni objektivi i snimanje sa dužim ekspozicijama (koje takođe zahtjeva dodatnu opremu). Naravno, potrebna je prije svega volja, nešto fizičkog napora i želja za konstantnim učenjem. Zauzvrat imate priliku snimati našu “pradomovinu” dok oko vas šetaju lisice i zečevi, a na vas padaju fotoni udaljeni hiljadama i milionima svjetlosnih godina.

Sinoć smo (1.7.2019) kod Dejčića snimili našu galaksiju (u daljem tekstu više detalja), tehnikom mozaika. Rezultat je naš novi snimak Mliječnog puta, sa više detalja. U kadru se osim naše galaksije na slici vide i Jupiter (dole desno) i Saturn (dole lijevo). Koincidencija je da se približno pravcu sadašnje lokacije Jupitera nalazi i centar naše galaksije (malo lijevo od Jupitera na slici). Unutar Mliječnog puta na ovoj slici se vidi međuzvjezdana prašina (crna boja; dalje u tekstu je dato više detalja), nekoliko većih maglina (roze boje: Laguna i Trifid lijevo n apravcu od jupitera, a Omega i Orao iznad njih) i par zvjezdanih skupova. Na desnoj strani dole se vidi i zvjezdano porodilište oko regije Ro Zmijonosca (tu su: zvjezdani sistem Ro Zmijonosca i plava maglina IC 4604, a istočno se vide tamne trake (eng. streamers), dok je u centralnom dijelu tamni region u kojem se formiraju zvijezde. Dole lijevo je sjajni Antares, a dole u centru je skup zvijezda M4; dalje u tekstu je navedeno više detalja).

Na donjoj (kropovanoj) slici Mliječni put je malo zarotiran, a takođe se vidi i njegov gornji dio. Ovdje je pokušano da se ukloni hromatska aberacija oko zvijezda zbog upotrebe objektiva Canon 85mm. Postupak obrade je bio sličan (ne isti).

Oprema koja je korištena je: Canon 6D, Canon 85mm f1.8, Star Adventurer i EQ3 postolje. Imam zamjerku na ljubičasti halo kod ovog objektiva oko zvijezda (poznat problem kod njega). Setup opreme je ultra prenosan, ali i kao takav nije jeftin (preko 3000 KM). Naš glavni setup zahtjeva više manipulacije i vremena, ali bi s njim rezultati bili još spektakularniji (više detalja, manji šum, veća rezolucija).

Na slikama dole je prikazana oprema koja je korištena na lokaciji.

Napravljen je 21 snimak (3 reda po 7 snimaka, sa fokusom 85mm pri 2.8, sa po 2 min ekspozicije za svaki snimak, ISO 2000) različitih dijelova naše galaksije. Ti snimici su potom spojeni u jednu veliku sliku (korišten program Autopano Giga) veličine oko 2GB, i rezolucije 31370 x 17880. Ne treba ni spominjati da je za ovaj poduhvat potreban jak kompjuter.

Obrada se sastojala od procesiranja u programima Pixinsight, Lightroom i Photoshop. Svaki program ima svojih specifičnosti i potrebno je određeno vrijeme da se savladaju. Osim toga, svi su relativno skupi. Obrada je trajala duže od samog snimanja. Oni koji su pokušali obrađivati Mliječni put znaju sa kakvim poteškoćama se sreću. Jedna od tajni dobrog snimka naše galaksije (manje šuma, više detalja) je snimanje sa većim fokusnim dužinama i potom spajanje u mozaik. Na slikama dole je prikazan ukratko postupak obrade.

Dole je dato više detalja o našoj galaksiji, za one koje ova tematika više zanima. Više informacija možete naći u mojim knjigama Naš svemir i Alhemičari univerzuma.

Šta je Mliječni put?

Mliječni put (Mliječna staza, Kumova slama, Rimska cesta, Galaksija) je galaksija kojoj pripada naš Sunčev sistem, u kojem je Zemlja jedan od planeta. Noću je na nebu vidimo kao svijetli trag. Galileo Galilei je godine 1609. teleskopom ustanovio da je taj trag sastavljen od velikog broja zvijezda.

Mliječna staza prijevod je latinskog imena Via Lactea, dok je korijen riječi galaksija izveden iz grčke riječi galaxia – gala, galactos – mlijeko i prema grčkoj mitologiji Mliječna staza nastala je kada se po nebu izlilo mlijeko iz prsiju božice Here, dok je dojila Herakla.

Miječni puta sastoji se od tijela oblika diska sa središnjim ispupčenjem, haloa i korone. To je prečkasta spiralna galaksija čija je ukupna masa oko trilijun puta veća od mase Sunca. U Mliječnoj stazi nalazi se između 200 i 400 milijardi zvijezda i velika količina međuzvjezdane materije – svijetle i tamne. Mliječna staza je tvorevina u obliku diska ili sočiva prečnika oko 100000 svjetlosnih godina, a u poprečnom smjeru mnogo manje. U središtu se nalazi zadebljanje promjera od oko 30000 svjetlosnih godina. Analiza dinamike zvijezda i međuzvjezdane materije sugerira da svijetla materija (ona koja emitira elektromagnetsko zračenje) čini samo 10% ukupne mase galaksije. Ostatak čini tzv. tamna materija.

Materija nije ravnomjerno raspoređena između središta i ruba – većina materije se nalazi u spiralnim krakovima (četiri velika i dva manja − iako najnovije slike NASA-ina teleskopa Spitzer pokazuju da je Mliječni put prečkasta galaktika s dva, a ne četiri kraka).

Spiralni krakovi su nakupine zvijezda i međuzvjezdane materije koje izgledaju kao da se “odmotavaju” od središta galaktike. Područja stvaranja zvijezda i područja joniziranog hidrogena nalaze se upravo u kracima. U područjima između krakova gustina materije je 2 do 3 puta manja nego u krakovima.

Sunce je od središta udaljeno oko 26000 svjetlosnih godina, unutar diska, na unutarnjem rubu kraka koji nazivamo Orionov krak. Cijela galaksija je u stanju kretanja, ali ne kao čvrsto tijelo, pa stalno mijenja svoj oblik (iako vrlo sporo za naše poimanje). Kao i ostale zvijezde, Sunce kruži oko centra galaksije. Za jedan puni krug mu treba oko 220 miliona godina i taj period se naziva kozmička godina.

Iznad i ispod diska se nalazi područje tzv. galaktičkog haloa. Halo sadrži oko 150 kuglastih skupova zvijezda. Kuglasti skupovi su nakupine (aglomeracije) najstarijih starih zvijezda u galaksiji. Vrlo je malo svijetle materije u halou u usporedbi s diskom galaksije, međutim, studije pokazuju da se upravo u halou nalazi većina “tamne materije” u galaksiji. Tamna materija se proteže do udaljenosti od čak 300000 svjetlosnih godina od središta i tvori galaktičku koronu.

Samo središte naše galaksije, koje se nalazi u smjeru sazviježđa Strijelac, je zaklonjeno od pogleda gustim neprozirnim oblacima prašine. Na sreću, prašina ne zaustavlja elektromagnetsko zračenje u infracrvenom, radio, gamma i rendgenskom dijelu elektromagnetskog spektra, pa se ta područja spektra koriste za istraživanje galaktičkog središta. Složeni radio izvor u blizini galaktičkog centra nazvan je Sagittarius A. Smatra se da se u središtu nalazi velika crna rupa čija masa još nije precizno utvrđena – procjene se kreću od 100 do 3 miliona masa Sunca.

Šta je međuzvjezdana materija?

Međuzvjezdana materija je rijetka materija koja se nalazi između zvijezda. U Mliječnoj stazi čini 10 do 15% vidljive materije, a njezinoj masi pridonosi najviše plin (99%), a vrlo malo prah (1%). Zbog upijanja i raspršenja svjetlosti u međuzvjezdanoj materiji, pri čemu se plava boja raspršuje jače od crvene, udaljenije zvijezde manjeg su sjaja i svjetlost im je crvenija. Tako na primjer u pojasu Mliječne staze, na udaljenosti od 3000 svjetlosnih godina, svjetlost oslabi 5 puta. Međuzvjezdana materija otkriva se analizom zvjezdane svjetlosti. Plinoviti sastojci otkrivaju se pomoću tzv. mirnih spektralnih linija, tj. apsorpcijskih linija koje se vide u zvjezdanim spektrima, a koje pritom ne pokazuju pomake zbog kretanja zvijezda.

Međuzvjezdana materija nastaje iz neutralnog i joniziranog plina u atomskom i molekulnom obliku, prašine i kozmičkih zraka. Igra bitnu ulogu u astrofizici, budući da zvijezde nastaju iz međuzvjezdane materije koju zvjezdani vjetar i supernove raznose u međuzvjezdani prostor. Međuzvjezdana materija ispunjava međuzvjezdani prostor i polako se širi u međugalaktički prostor.

U međuzvjezdanoj tvari ima najviše atoma hidrogena, zatim helija, a sadrži većinu poznatih hemijskih elemenata. Također, ustanovljeno je više od stotinu vrsta molekula, među kojima ima vrlo složenih, a prevladavaju molekule ugljikovodika. Oblake neutralnih hidrogenovih atoma otkriva emisijska spektralna linija u području radio valova, s valnom dužinom 21 cm. Pomoću te spektralne linije proučava se građa spiralnih krakova Mliječne staze i drugih galaksija, jer je međuzvjezdana materija najgušća u krakovima; spiralni krakovi i glavnina međuzvjezdane materije usredotočeni su u sloju oko galaktičke ravnine, debljine 1000 svjetlosnih godina. Prosječna gustina plina iznosi 10^–21 kg/m³.

Prisutnost praha otkriva polarizacija svjetlosti zvijezda koja nastaje kada svjetlost prolazi kroz oblak čestica. Veličina čestica praha je oko 0,1 μm, a hemijski im sastav nije točno utvrđen; jezgra im se može sastojati od silikata, ugljika i željeza, a plašt od leda. Ustanovljeno je da čestice ugljika nastaju u zvjezdanom vjetru nekih crvenih divova.

Međuzvjezdana materija raspoređena je nejednoliko, pa se vide npr. gušći dijelovi prečnika od nekoliko svj. godina do nekoliko stotina svj. godina, čemu su tipičan primjer međuzvjezdane magline. U njih se ubrajaju svjetleće i tamne difuzne magline, planetarne magline i ostaci supernovih. Hladni oblaci veće gustine mjesta su stvaranja zvijezda (Herbig-Haro objekti), a posebno to važi za divovske molekularne oblae čiji primjer je područje u sazviježđu Oriona. Međuzvjezdana materija nalazi se u stalnim promjenama: ugrađuje se u mlade zvijezde prilikom njihova nastanka, a napušta zvijezde tijekom njihovog razvoja ili eksplozivnog raspada.

U blizini zvijezda visoke temperature, oblaci hidrogena djelomično se joniziraju. Opažanjima u ultraljubičastom i rendgenskom području spektra, iz svemirskih letjelica izvan Zemljine atmosfere, nađena su područja neba s temperaturama do milion stepeni i s vrlo malom gustinom jona. U međuzvjezdanu materiju ubraja se i kozmičko zračenje.

Vrlo razrijeđena materija prostire se i između galaksija, no milion je puta rjeđa od međuzvjezdane materije. Otkriva se apsorpcijskim spektralnim linijama galaksija. Rendgensko zračenje međugalaktičkog plina, temperature do desetak miliona stepeni, otkriveno je u središtima nekih skupova galaksija.

Rho Ophiuchi porodilište

Većina ljudi divi se u Škorpiji Antaresu ili obližnjim sjajnim zvijezdama koje čine glavu Škorpije, ali u blizini (oficijelno u sazviježđu Zmijonosac) se nalazi još jedan pomalo zapostavljeni dragulj.

Sistem Ro Zmijonosca (Rho Ophiuchi AB) sastoji se od para zvijezda klase B2, udaljenih od nas 360-390 svj. godina. Međusobno su udaljeni 340-400 AJ i treba im 2000-2400 godina za jednu orbitu (oko zajedničkog težišta). Temperature oko 22400 K, emituju zračenje većinom u UV dijelu spektra. Svjetlija komponenta, mase 9 Sunčevih, je 4900 puta luminoznija od Sunca, a tamnija (mase 8 Sunčevih) oko 2100 puta. Obadvije zvijezde vjerovatno još uvijek vrše fuziju vodika u jezgri. Imaju velike rotacione brzine (oko 300 km/s) i na putu su da postanu emisione zvijezde koje značajno gube masu, poput Gama Kasiopeje.

Međutim, ništa od spomenutih karakteristika ne čini ovaj sistem specijalnim. Ono što izdvaja zvjezdani sistem Ro Zmijonosca je to što nalazi u veoma kompleksnim i vizuelno neobičnim maglinama, najbližim regionima formiranja novih zvijezda.

Zvijezde sistema Ro Zmijonosac nalaze se sjeverno od Antaresa, i okružene su plavom refleksionom maglinom (IC 4604) koja, kao i maglina Meropa, sjaji zbog obližnje zvjezdane svjetlosti raspršene zrncima prašine. Maglina IC 4604, koja ima prečnik oko 10 svjetlosnih godina, samo je dio gustih, tamnih, oblaka punih prašine. Toliko prašine se nalazi između nas i zvjezdanog sistema Ro Zmijonosca da je njegova svjetlost smanjena čak za šest puta.

Nadalje, ova prašina je veoma čudna. Generalno, međuzvjezdana zrnca prašine su obično manja od hiljaditog dijela milimetra (reda mikrometra), i ona apsorbuju i raspršuju plavu svjetlost mnogo bolje nego crvenu. Kao rezultat toga, svjetle refleksione magline su najčešće plavkaste boje, a zvijezde iza oblaka prašine su crvenije (tzv. crvenjenje, eng, reddening) nego što bi trebale biti na osnovu njihove temperature. Količina apsorpcije (koju vrši prašina) procjenjuje se standardnom formulom na osnovu zvjezdanog prividnog “crvenjenja”. Naime, u fotometrijskim sistemima se međuzvjedano crvenjenje (eng. interstellar reddening) može procjeniti kao razlika između posmatranog indeksa boje objekta i njegovog stvarnog (intrinzičkog) indeksa boje. UBV fotometrijski sistem (eng. Ulraviolet, Blue, Visual), nazvan Johnsonov sistem (ili Johnson-Morganov sistem), je širokopojasni fotometrijski sistem za klasificiranje zvijezda na osnovu njihove boje. Filteri u ovom sistemu su odabrani tako da su srednje talasne dužine: 364 nm za U filter, 442 nm za B filter i 540 nm za V filter. U UBV sistemu, crvenjenje se može dobiti formulom: E_B-V = (B – V)_posmatrano – (B – V)_intrinzičko. Prašina prema sistemu Ro Zmijonosca apsorbuje više svjetla nego što se očekuje, što znači da su zrnca prašine dosta veća od prosjeka. Niko zasad ne zna zašto.

Oko ove refleksione magline nebo postaje prašinasto (skoro crno). Idući kao istoku nalazi se zanimljiva grupa tamnih “traka” (eng. streamers), dugačkih oko 100 svjetlosnih godina. Kontrast plavih, crvenih i tamnih maglina, sa pozadinskim osvjetljenjem miliona zvijezda u Mliječnom putu je nevjerovatan prizor na nebu i česta meta astrofotografa.

Tamni oblaci su ovdje rashlađeni prašinom koja blokira svjetlost sa zvijezda (koja bi ih inače zagrijavala). Hlađenje rezultira formiranjem molekula kao što su karbon dioksid i voda, ali i mnogih drugih, kompleksnijih molekula. Unutar ovih molekularnih oblaka nalaze se regioni većih gustina, gdje se formiraju zvijezde. Posmatranja u radio i infracrvenom dijelu spektra (ovi dijelovi spektra mogu se probiti kroz prašinu) pokazuju guste čvorove materije koja uslijed gravitacije počinje da se sažima u zvijezde – od protozvijezda gdje je proces formiranja već počeo do aktivnih mladih zvijezda T Bika (T Tauri).

Posebno je zanimljiv tamni region na istočnoj strani ovog kompleksnog oblaka, oko 50 svjetlosnih godina udaljen (u pozadini) od refleksione magline IC 4604. Ovdje se u prostoru prečnika nekoliko svjetlosnih godina nalazi nekoliko zvijezda koje se upravo rađaju.

Kako zvjezdani sistem Ro Zmijonosca bude evoluirao, završiće kao par masivnih bijelih patuljaka koje će zamjeniti neke nove zvijezde. One će jednog dana napustiti svoje “gnijezdo” (porodilište) kako bi zauzele svoje mjesto u Mliječnom putu.

Iako naše oči ne mogu vidjeti kroz ove kompleksne molekularne oblake, gasove i prašinu, možemo se diviti ljepoti vidljivog dijela Ro Zmijonosca, ali i onome što se događa duboko u njegovoj unutrašnjosti.