“Sunce je darovatelj života.” – Ramzes II
Muzika uz post: The Song of the Sun · Mike Oldfield
Kad većina ljudi pomisli na snimanje Sunca u H-alfa svjetlu, zamišlja skupe teleskope s etalon filterima kroz koje se Sunce gleda uživo. Postoji, međutim, i drugačiji put – stariji od svih etalona, a danas ponovo oživljen zahvaljujući digitalnoj tehnologiji: spektroheliograf. Ranije sam pisao opširnije o ovoj temi.
Generalno, H-alfa je crvena spektralna linija vodika (656,28 nm) koja nastaje prelazom elektrona između druge i treće energetske ljuske. Na Suncu se javlja kao tamna apsorpciona linija jer je apsorbuje hladniji vodik u hromosferi – sloju iznad površine. Snimanjem baš u toj liniji otvara se pogled na hromosferu i njene strukture (filamenti, protuberance, plage) koje su u bijelom svjetlu potpuno nevidljive. Zato je H-alfa temelj solarnog posmatranja.
Šta je spektroheliograf i kako radi?
Princip je star više od stotinu godina – nezavisno su ga razvili George Ellery Hale i Henri Deslandres još 1890-ih. Umjesto da filter propusti samo usku H-alfa liniju, spektroheliograf koristi difrakcionu rešetku koja svjetlost razlaže na spektar. Uski prorez propušta tanku “krišku” Sunca, kolimator je pretvara u paralelne zrake, rešetka ih razlaže, a objektiv fokusira spektar na senzor kamere.
Ključna razlika u odnosu na sve druge metode: spektroheliograf ne snima sliku Sunca – snima njegov spektar. Sliku tek treba rekonstruisati. Dok montaža polako prevlači Sunčev disk preko proreza, kamera snima video u kojem svaki frejm bilježi jednu usku vertikalnu traku Sunca u odabranoj talasnoj dužini. Softver zatim slaže te trake jednu do druge i gradi konačnu sliku. Drugim riječima — Sunce se nikada ne vidi direktno, ni na ekranu; ono nastaje tek u obradi.
Snimanje
Snimao sam s MLAstro SHG 700 spektroheliografom, uređajem koji cijeli posao kalibracije ostvari samostalno. Kao teleskop koristio sam apo refraktor TS 50/330 mm, a montaža je NEQ6 – equatorijalna montaža je ovdje gotovo obavezna jer trake moraju leći jedna do druge bez rotacije, što alt-azimutalna montaža ne može pružiti. Snimao sam kamerom ASI120MM, mono senzorom, jer spektroheliograf zahtijeva monohromatsku kameru za rekonstrukciju.
Sigurnosna napomena koju vrijedi istaći: kvarcni prorez MLAstro SHG-a podnosi Sunčevu toplotu i bez posebnog ERF filtera na aperturama do 102 mm, pa je za moje male refraktore dovoljan običan UV-IR cut filter ispred proreza. Kod većih otvora priča je drugačija i traži Herschel prizmu ili pravi ERF.
Više informacija o zahtjevima za kamerom i teleskopom može se naći OVDJE.
Obrada
Cijeli lanac obrade počinje u programu JSol’Ex, koji iz sirovog SER snimka rekonstruiše sliku, ispravlja geometriju (jer je sirova rekonstrukcija gotovo uvijek eliptična), koriguje nagib spektra i uklanja artefakte skeniranja. Program usput generiše i niz korisnih izlaza: Dopplergram koji pokazuje kretanje plazme, verziju za protuberance, pa čak i poređenje s profesionalnim GONG snimcima radi provjere orijentacije. Finu doradu: izoštravanje, inverziju i kolorizaciju sam radio u Photoshopu, a za ozbiljnije izoštravanje koristi se i ImPPG s Lucy-Richardson dekonvolucijom.
Dole je data konačna slika.
Šta se vidi na gornjoj slici? To su prije svega, sljedeće strukture:
Filamenti – tamne vijugave niti na disku (ovdje svijetle jer je slika invertovana). To su oblaci hladnije plazme koje magnetno polje drži iznad površine; izgledaju tamno jer su hladniji od površine ispod njih.
Aktivne regije – područja pojačanog magnetnog polja, često oko Sunčevih pjega. Tu je plazma uzburkana, pa se vide i sitne tamne pore i pjege.
Protuberance – iste one strukture kao filamenti, ali viđene na samom rubu Sunca, gdje strše u prostor kao svijetli lukovi naspram crnog neba. Filament i protuberanca su ista pojava – samo je razlika gledamo li je odozgo (na disku) ili sa strane (na rubu).
Hromosferska mreža – fina zrnasta tekstura po cijeloj površini, sačinjena od spikula (sitnih mlazeva plazme). To je “tkanje” hromosfere, sloja koji H-alfa svjetlo prikazuje.
Prednosti u odnosu na etalon teleskope
Nakon nekog vremena s ovim uređajem, prednosti su mi postale očigledne. Kontrast i uska propusnost su izvanredni, spektroheliograf lako razlučuje 0,06 do 0,1 Å po pikselu, što se mjeri s etalonima koji koštaju desetke hiljada eura. Nema “sweet spota” koji muči etalone: cijelo vidno polje ima jednak kontrast i oštrinu, što ga čini idealnim za snimke punog diska.
Uz to, jedan uređaj pokriva cijeli vidljivi spektar: H-alfa, Ca K, helium D3, natrijum, H-beta, samo okrenete rešetku i refokusirate. Nema kupovanja zasebnog filtera za svaku liniju. A tu je i naučna dimenzija: iz istog snimka dobijete Dopplerove podatke o brzini plazme, pa i mogućnost mjerenja magnetnih polja. Konačno, izbjegava se i famozna “etalon lutrija” – spektroheliograf daje dosljedan rezultat svaki put, bez varijacija od primjerka do primjerka.
Mane spektroheliografa
Nije sve idealno. Kriva učenja je prilično strma: teorija, oprema, orijentacija, fokusiranje na spektar umjesto na disk, skeniranje montažom bez da vidiš sunce u kadru, sve to traži navikavanje i drugačiji način razmišljanja od jednostavnog gledanja kroz okular.
Najveći tehnički nedostatak su “nazubljene ivice” (jagged edges) pošto se slika gradi iz uzastopnih traka, svaka varijacija između njih (od seeinga, vjetra ili vibracija montaže) unosi sitna neslaganja. Kvalitetna montaža, dobar fokuser i mirna atmosfera to ublažavaju, a stackovanje više snimaka ih gotovo u potpunosti uklanja. S tim u vezi, spektroheliograf je osjetljiviji na seeing od etalona, jer ne može iskoristiti tehnike “lucky imaging” koje biraju samo najoštrije frejmove. Zato se i ne preporučuje na teleskopima dužim od oko 1000 mm, osim pod izuzetnim uslovima.
Zaključak
Spektroheliograf nije uređaj za one koji žele odmah pogledati kroz okular i uživati u prizoru, on traži strpljenje, obradu i učenje. Ali ono što nudi zauzvrat: vrhunski kontrast, puni spektar, naučne podatke i pristupačnu cijenu čini ga jednim od najzanimljivijih načina posmatranja naše zvijezde. Za mene je, kao nekoga ko voli i tehniku i nauku iza slike, to savršen spoj.
Za kraj, jedna misao Sagana koja mi prolazi kroz glavu: “Mi smo zvjezdana prašina koja žanje sunčevu svjetlost.”.
