Californias Pasadenas asuva Hale päikeselaboratooriumi teleskoobi kupli all asuvast roosast roostes keerdtrepp tähistab peaaegu 80 jalga sügava kaevu ülaosa, mida varjab keldrikorrusel asuv puidust trepp. Allosas asub rest, mis on mõeldud valguse jagamiseks vikerkaareks, et teadlased saaksid uurida päikese meiki. Hoone praegused omanikud ei julge laskuda, seda heidutab hapniku puudus ja läbitungimatu pimedus allpool.
Kui arhitektid Liz Moule ja Stefanos Polyzoides 2006. aastal observatooriumi ostsid, teadsid nad, et ostavad tükikese ajalugu. Algne omanik, astronoom George Ellery Hale rajas 20. sajandi esimesel poolel maailma võimsaimad teleskoobid, sealhulgas Mount Wilsoni observatooriumis, kõrgel Pasadena kohal. Moule, kes juhib koos Polyzoides'iga kohalikku arhitektuuribüroot, peab Hale'i Pasadena kultuurimaastikule ja kodanikuarhitektuurile mõjutamisel “näidiskodanikuks”. Hale päikeselaboratoorium koos Egiptuse stiilis reljeefiga, kui päike paistis välisukse all, suurel korrusel asus raamatukogu, katusel oli teleskoobi kuppel ja keldris pahaendeline auk, oli Hale privaatne pelgupaik vaid mõni kvartal lõuna pool ülikooli, mille ta aitas leida, California Tehnoloogiainstituudi.
Hale päikeseenergialabori riivimisinstrumendi luuk. (Elizabeth Landau) Moule'il ja Polyzoides'il polnud aimugi, et 1924. aastal ehitatud hoone kaasas peidetud astronoomilisi aardeid. Terve kelder oli ajaloolise rajatise (koos selle ees oleva moodsama krohvikodu) ostmisel räme mööbli, paberite ja kastide rämps. "Arvasime, et meile on jäänud asjad, millest me lihtsalt vabaneme, " räägib Moule.
Vaatluskeskuse keldris leidsid Moule ja Wilsoni mäe vabatahtlikud - Don Nicholson ja Larry Webster - sadu klaasist fotoplaate 1880ndatest kuni 1930ndateni, mis olid laotud kastidesse suures puust kapis. Kollektsioon sisaldab päikesepiste ja päikesepaistete pilte - päikesest väljuvaid plasmakoestikke - ja päikesespektrit või ridade seeriaid, mis tähistavad valguse komponente, paljastades päikese keemilise koostise. Suurematel plaatidel on kujutatud kraatrikuud, mille servas on keldri veekahjustused. Mõned plaadid on pärit Hale'i teleskoopidest, teised olid selgelt kaugete astronoomide kingitused.
Kuupilt klaasplaadil George Ellery Hale kollektsioonist, mis on leitud Hale päikese laborist. See on tehtud Licki observatooriumis ja dateeritud 19. juulil 1891. Valged märgistused on pärit veekahjustustest. (Pilt viisakalt Carnegie teadusasutus / Dan Kohne) Päikeselabori keldris oli peidetud rohkem kui 1100 plaati ja muid esemeid Hale erakollektsioonist, ütles Dan Kohne, kes on koos läheduses asuva Carnegie observatooriumi Pasadena kontoriga vabatahtlikult leiu inventeerima asunud. Polüzoidid ja Moule annetasid ajaloolised plaadid Carnegie arhiivi.
Need fotoplaadid tähistavad astronoomide vaeva näinud tööasendit, positsioneerides teleskoopi objektile piisavalt kaua, et jäädvustada see emulsiooniga kaetud klaasplaadile, arendades seejärel plaati pimedas ruumis nagu film. Esimese tähe, välja arvatud päike, dagerrotüübilise foto tegi 1850. aastal Harvardi Kolledži vaatluskeskuse esimene direktor William Cranch Bond, kes tegi Vegale 90-sekundise särituse. Umbes järgmise 150 aasta jooksul kataloogisid teadlased universumi nendel klaasplaatidel, umbes sama paksul kui aknaklaas.
Kui fotograafia, teleskoobi juhendamine ja arvutustehnika tehnoloogia areng on enamjaolt muutnud plaadipõhise taevavaatluse aegunuks, siis klaasplaatide uurimine nägi, kuidas astronoomid jõudsid ajalooliste ilmutusteni, näiteks galaktikate olemasolu Linnutee taga ja asjaolu, et universumi enda kangas on laieneb kõigis suundades.
**********
Ajaloolised plaadid pole lihtsalt säilmed. Need tähistavad mineviku konkreetsete hetkede taevarekordi, mida ei saa kunagi üle vaadata - isegi mitte kõige võimsamate kosmosevaatluskeskuste puhul. Tänapäeval suudavad inimkonna kõige arenenumad teleskoobid paljastada kaugeid objekte, mis perioodiliselt helendavad, hämarduvad ja avanevad vaate alt ja välja. Näiteks Euroopa Kosmoseagentuuri (ESA) Gaia kosmoseteleskoop koostab seni kõige täiuslikumaid tähekaarte. Mõned objektid, mis praegu muutusi läbivad, võisid varieeruda ka 19. sajandi lõpus ja 20. sajandi keskpaigas ning need võisid jäädvustada klaasist teleskoobiplaatidele.
Kuna astronoomid soovivad rääkida täiuslikumaid lugusid sellest, kuidas taevaobjektid aja jooksul arenevad, võivad need tolmused vanad plaadid osutuda veelgi asjakohasemaks.
"Kas me pole ajarändurid, kas oleme?" Ütleb Michael Castelaz, Põhja-Carolina Brevardi kolledži füüsika dotsent. "Kuidas siis ikkagi minna ajas tagasi öist taevast uurima, välja arvatud juhul, kui meil on juba andmeid?"
Annie J. Cannon oli Harvardi Kolledži vaatluskeskuse fotode kuraator, kelle ülesandeks oli umbes 300 000 tähe fotoplaadi hooldamine Harvardi astronoomide poolt. (Bettmann / Getty Images) Mõne hinnangu kohaselt on ainult USA-s professionaalsete astronoomide valmistatud klaasplaate rohkem kui 2 miljonit. Rene Hudec Tšehhi Vabariigi Teaduste Akadeemia Ondrejovis Ondrejovis arvab, et maailmas on neid üle 10 miljoni, sealhulgas palju neid, kes võivad veel ootamatutes kohtades peituda. Kuigi veebiandmebaas sisaldab üle 2, 5 miljoni plaadi enam kui 570 arhiivist, pole tõeliselt põhjalikku loetelu. Olles ise külastanud enam kui 70 plaadiarhiivi, on Hudeci sõnul mõned hoidlad hästi hoitud ja kataloogitud, kuid teised on "kurb kogemus", mille rahastamine on väike ja kellelgi pole neid hallata.
Harvardil, mida peetakse maailma suurimaks kollektsiooniks, on umbes 550 000 plaati, sealhulgas pilte, mida on kord analüüsinud sellised valgustite esindajad nagu Henrietta Swann Leavitt ja Annie Jump Cannon. Nagu Dava Sobel kirjutas ajakirjas The Glass Universe: Kuidas Harvardi observatooriumi daamid tähtede mõõtmeid võtsid, ei klassifitseerinud ja katalooginud naised, nagu Leavitt ja Cannon, tuhandeid tähti teleskoobiplaatidelt, vaid tegid ka läbimurdelisi avastusi, mis meie vaade tänapäeva kosmosele. Neid naisi palganud observatooriumi direktor Edward Pickering kirjutas 1890. aastal: “Mitmel otstarbel võtavad fotod tähed ise kohale ja avastused kontrollitakse ning vead parandatakse päevavalguse abil luubi abil, mitte öösel teleskoobi abil. . ”
Hale kollektsioon Päikeselabori keldrist liitus enam kui 200 000 plaadiga, mida majutas Carnegie observatoorium, sealhulgas 1923. aasta plaat “VAR!”, Mis veenis Edwin Hubble'i, et Andromeda on Linnuteest eraldiseisev galaktika. Yerkesi 40-tolline teleskoop, 60-tolline Mount Wilson, 100-tolline Mount Wilson ja 200-tolline Palomar - kõik Hale projektid - on kordamööda saanud tiitli "maailma suurim teleskoop". Nende tulemused salvestatakse Sahtlid lühikese musta võlvitud ukse taga Carnegie observatooriumi peakontori hoone keldris Pasadenas.
Ööl vastu 5. - 6. oktoobrit 1923 võttis Carnegie astronoom Edwin Hubble Wilsoni mäe observatooriumi Hookeri 100-tollise teleskoobiga plaadi Andromeda galaktikast (Messier 31). "N" plaadil, mis oli läbi kriipsutatud ja asendatud numbriga "VAR!" näitab, et Hubble arvas algselt, et objekt on nova, kuid taipas siis, et see on tegelikult Cepheidi muutuv täht. Hubble suutis Andromeeda kauguse arvutamiseks kasutada muutuvat tähte, paljastades kahtluseta, et see oli tegelikult meie omadest eraldatud galaktika. (Carnegie Observatories, Carnegie Teadusasutus) Kaugemal on Põhja-Carolina Pisgahi astronoomiliste uuringute instituudis (PARI) umbes 350 000 eset, sealhulgas taldrikud, samuti filmid ja muud andmed. Need teleskoobiplaadid pärinevad suures osas USA-st ja Kanadast, ülikoolidest ja muudest asutustest, kus oma kogude jaoks ruumi ei olnud, samuti nendelt, mis on kellegi garaažis kogemata „14 muru ja lehega kotti” katmata, ütles Castelaz, kes oli varem PARI teadusdirektor. “Ma saaksin elada selles plaadivõlves. See on nii põnev. ”
2015. aastal komistas Holger Peterson Kopenhaagenis Niels Bohri instituudis keldrisse teed tegema, umbes 300 taldrikut sisaldavate kastide peale. Mõned artefaktid olid selgelt tuvastatavad: Palomari Samuel Oschini teleskoobiga 1950. aastal tehtud ekspositsioon, mis näitas suurt hulka galaktikaid, ja koopiaplaat 1919. aasta päikesevarjutuse ekspeditsioonilt Brasiilias Sobralisse, mis aitas kinnitada Einsteini üldrelatiivsusteooria teooriat. (Einstein ennustas, et päikese gravitatsioon peaks ümberringi kosmose kanga painutama, nii et taustatähtede positsioonid nihkubid meie vaatenurgast, kui kuu blokeerib päikese täieliku päikesevarjutuse ajal. Selle kinnitamiseks kasutati mõõtmeid klaasplaatidel.) Kuid paljude Kopenhaageni ülikoolis asuva kollektsiooni plaatide jaoks on ekspositsioonide üksikasjad kadunud, väidab Peterson e-kirjas.
Ka Euroopas hõlmab astronoomilise kasutamise fotoplaatide arhiiv (APPLAUSE) praegu umbes 85 000 plaati viiest instituudist Saksamaal ja Eestis. Tähtsündmuste hulka kuuluvad plaadid Ejnar Hertzsprungilt, kes aitas näidata tähetemperatuuri ja sisemise heleduse suhet, ja Karl Schwarzschildilt, kes oli abiks mustade aukude matemaatiliste kirjelduste väljatöötamisel.
Andromeda galaktika klaasist fotoplaat, tehtud 1965. aastal Karl Schwarzschildi observatooriumis (Jay Bennett) Argentiinas on Cordoba observatooriumi plaatide arhiivis üks esimesi lõunapoolkera tähtede fotosid, millel on umbes 20 000 fotot ja spektrid plaatidel aastatel 1893–1983. Plaatide olukorda Aasias ja Aafrikas pole nii põhjalikult uuritud. Hudec on plaate külastanud Hiinas erinevates kohtades ning hinnanguliselt on umbes 40 000 neid nii kokku kogutud kui ka digiteeritud. Bosscha observatooriumil Indoneesias on lisaks umbes 20 000 taldrikut. Umbes 19 000 Austraalias Schmidti teleskoobis võetud plaati hoitakse Šotimaal Edinburghis, ütles Anglo-Austraalia vaatluskeskuse fototeadlane David Malin. Anglo-Austraalia teleskoobis Siding Springis on alla 3000 plaadi, mis sinna võeti, samas kui teised plaadid jäävad tõenäoliselt vaatlejate juurde, kes neid kunagi vaatluskeskuse kogudele üle ei andnud.
**********
Alates 1990ndate aastate algusest loobusid kutselised astronoomid taevapiltide klaasile jäädvustamise praktikast, eelistades kasutada kiiremini digitaalseid meetodeid ja võimaldada keerukamat arvutuslikku analüüsi. Laetud haakeseadmete (CCD) leiutamine, mis võimaldavad ka nutitelefoni kaameraid, on murranud astronoomilisi tähelepanekuid. Nii lihtsad tehnikad nagu digitaalne suumimine ja arvutis suurenev kontrast on võimsad tööriistad kaugete, nõrkade objektide uurimiseks.
Kuid taeva ajaloolistel andmetel on mitu väärtuskihti. Kultuuri säilitamise eesmärgil kapseldavad teleskoobiplaadid protsessi, mille käigus teadmised kunagi omandati, ja esindavad teaduse taset nende kasutamisel. Ligikaudu 150 aastat, kuid mitte enam, registreeriti astronoomiaandmeid klaasil.
"Teadmine eelkäijate kohta on paljuski see, mis annab teada isegi sellest, kuidas me praegu astronoomiat teeme, nii et me ei tohiks seda unustada, " ütleb Harry Enke Saksamaa Potsdami Astrofüüsika Instituudist, APPLAUSE koostöö üks juhte.
Bromiidist pärit fototrükk töötajatele, kes ehitasid Hookeri 100-tollist peegeldavat teleskoopi Californias Mount Wilsoni. Observatooriumi asutas 1904. aastal astronoom George Ellery Hale ja 100-tollise teleskoobiga paigaldati observatoorium 1917. Hookeri teleskoop oli selle ehitamisel suurim teleskoop maailmas ja püsis sellisena kuni 1948. aastani. (Science & Seltsi pildikogu / Getty Images) Astronoomid saavad tänapäeval avastuste tegemiseks kasutada isegi ajaloolisi andmeid. Kuigi paljude kosmiliste protsesside väljaarendamine võtab miljardeid aastaid, muutuvad taevas olevad “mööduvad” objektid, näiteks plahvatavad tähed, mida nimetatakse supernoovadeks, nädalate kuni aastate jooksul märkimisväärselt. Muutuvad tähed helendavad ja tuhmuvad perioodiliselt ning plaatide abil saab kindlaks teha, kas see periood on konstantne või mitte. 2016. aastal kasutas üks astronoom isegi Carnegie arhiivi, et tuua tõendeid eksoplaneetide kohta 1917. aasta tähespektris - plaat, mis valmistati umbes 75 aastat enne seda, kui keegi avastaks meie päikesesüsteemist kaugemal asuvaid planeete.
"Meie taevas liigub väga aeglaselt meie inimlike aja tunnete tõttu, " ütleb Enke. „Kaasaegne astronoomia ja kaasaegsed instrumendid koos CCD-dega ja nii edasi, see on vaevalt 40 aastat vana. Kui saate sellele lisada veel sada aastat, on see tore. ”
Mustade aukude uurimine on üks põhjus, miks Jonathan Grindlay Harvardis huvitas vanade plaatide digitaliseerimisest. Ta on ulatusliku plaatide digiteerimise töö DASCH ehk Sky Century @ Harvardi digitaalse juurdepääsu uurija.
Astronoom Walter Sydney Adams 1946. aastal Hale Solaariumi labori sissepääsu juures (Foto: Edison Hoge / Carnegie Instituudi teaduskogumiku nõusolek Huntingtoni raamatukogus, San Marino, California) Kui päikesesarnane täht ja “tähemassi” must auk - mis tavaliselt on päikese massist seitse korda suurem - tiirlevad ühisele raskuskeskmele, annab täht ühtlase ainevoo, mille must auk eemaldab. Kuid selle asemel, et otse musta auku kukkuda, kuhjub materjal kõigepealt musta augu ümber asuvasse akordiketasse. Umbes 30 kuni 60 aasta pärast muutub ketas ebastabiilseks ja must auk võtab osa kogunenud materjalist, mille tulemuseks on optilise ja röntgenvalguse väga ere puhang. DASCH pakub nende haruldaste puhangute esimest täistaeva rekordit enam kui sajandi vältel, võimaldades teadlasel mõõta, kui kaua nad on nähtavad ja mitu välku ilmub üle taeva.
**********
Maailmas on palju rohkem teleskoobiplaate, kui nende digitaalseid versioone on, ning rahaline tugi digiteerimiseks ja üksikasjalikuks kataloogimiseks on piiratud. Rühm Tšehhi astronoome eesotsas Hudeciga külastas ajavahemikul 2008–2012 Carnegie, PARI, Yerkesi, Lickit, Palomari mäge ja veel üheksat suurt USA asupaika, et tutvustada ajaloolisi plaadipakkumisi. Nad leidsid, et mõnda arhiivi ei olnud õigesti säilitatud või olid plaadid isegi kahjustatud. Nad katsetasid kaasaskantavat skaneerimisseadet ja soovitavad asutustel oma aarded skannida ja kataloogida. Siiani on Hudeci grupp loonud umbes 50 000 taldriku skaneerimist kogu maailmas.
Klaasplaatide kollektsioon aastatest 1909–1922 jäädvustab Kuu erinevates faasides. (Niels Bohri Instituut, Kopenhaageni ülikool) DASCH on suutnud digiteerida umbes 350 000 Harvardi plaati, mis on kõik veebist otsitavad, ning plaanib saada 2020. aasta oktoobriks kokku 450 000 fotot. Viimased 100 000 plaati on tähespektrid, mis on samas huvitavad, kuid neid ei skaneerita, kuna ainult otsepildid näitavad aja jooksul heleduse visuaalseid muutusi. Kogu puhastus- ja skaneerimisprotsess on “nagu koreograafiline ballett”, ”ütles Grindlay. Euroopas digiteerib APPLAUSE ka oma plaate, võttes mõnes oma meetodis inspiratsiooni DASCH-ist, kuid kasutades kohandatud toodete asemel kommertskannereid.
Digiteerimisettevõte kutsus esile poleemikat, kui mõned ajaloolased arvasid, et plaatide originaaljäljed puhastatakse skannimisprotsessis ära, ütles Grindlay. Ühest küljest, kui mineviku astronoom joonistas ringi ümber huvipakkuva objekti, võiks plaadi puhastamine paljastada rohkem kurvi taha peituvaid tähti. Kuid märgistused on ka teadusliku protsessi rekord. DASCHi 2016. aasta uuringus leiti, et paljud astronoomid ja ajaloolased väärtustavad nii märkmeid plaatidel kui nende kaantel, kuid usuvad ka, et nende märkide pildistamine või skaneerimine enne nende puhastamist on säilitamiseks piisav, välja arvatud juhul, kui plaat on astronoomia ajaloos eriti oluline . DASCH järgib seda protokolli, pildistades enne puhastamist kõik originaalmärgistused, sealhulgas plaadi „jope” kaanel. Algsed märkused salvestatakse kõige väärtuslikumatele plaatidele, näiteks Henrietta Swan Leavitti tehtud lugudele, "austades ajaloolasi", ütleb Grindlay.
Isegi sellised kirglikud arhivaarid, nagu Grindlay, nõustuvad, et kui plaat on õigesti skaneeritud ja kataloogitud, ei saa füüsilisest objektist midagi muud õppida, mida ei saa kõrgresolutsiooniga digitaalsest koopiast ja annotatsioonide fotost. Sellegipoolest ütleb Grindlay, et "originaalplaadid on ülim plaat ja neid tuleb täielikult säilitada, nagu nad on olnud Harvardi kolledži vaatluskeskuses".
Teleskoobi kuppel on paigaldatud sellele fotole, mis on dateeritud 18. novembri 1924. aastal Hale Solar Laboratory juurde. (Pilt - Carnegie Instituudi teaduskollektsiooni vaatluskeskuste nõusolek Huntingtoni raamatukogus, San Marino, California) Kohne jaoks on plaadid sarnased kunstiteostega. Suur osa Pasadena Carnegie observatooriumi kontoris asuvast arhiivist, sealhulgas arhitektipaari keldrist pärit rüüsteretked, esindavad Hale “stuudioid”, kuidas maal, mille Raphaeli töökojas tegi teine kunstnik, kantakse kuulsa maalikunstniku ateljeesse. Lisaks teadlastele olid 20. teleskoobi operaatorid ka kvalifitseeritud käsitöölised.
"Nad jäädvustavad tuhandeid ja miljoneid valgusaastaid liikuvaid valguskiiri ning suunavad need negatiivse valgusega täpselt paika, " räägib Kohne. "Fotograafia ajaloos peaks see kuidagi seal olema."
**********
Hale'i ikooniline päikeselabori teleskoop Pasadenas ei jää seisma. Mount Wilsoni vabatahtlik meeskond töötab peeglite valgustamiseks, et teleskoop suudaks päikese keldris asuvale vaatealale selgelt esile tuua. Nad kavatsevad lasta kohalikel õpilastel õppida teleskoopi kasutama ka päikese vaatlemiseks. Lõpuks loodab Moule, et meeskond saab kaevu põhjas oleva difraktsioonivõre uuesti tööle või paigaldab uue, võimaldades uuel põlvkonnal uurida päikese koostist nagu Hale tegi.
Ülimalt päikselisel Lõuna-California päeval märtsis avas Mount Wilsoni vabatahtlik Ken Evans kupli selle taastamise nimel. Evans, Kohne ja Moule rääkisid põnevusega päikeseloojangute vaatamisest läbi teleskoobi ja ehk suvisest pööripäevapeost, kui peeglid on õigeks ajaks valmis. Kui pensionil olnud insener Evans pööras kupli pilu Wilsoni mäe poole, pööras grupp kahetsusega, et puu blokeeris kaugelt Hale teiste astronoomiatemplite vaate.
Hale päikeselabori raamatukogu. (Liz Moule / Stefanos Polyzoides) Moule ja Polyzoides on kinkinud keldrist avastatud Hale ajakirjad Caltechile. Hale kirjutusmasin ja kirjutuslaud jäävad teisele korrusele päikselises, elegantses raamatukogus, mis on raamaturüüja unistus, koos egiptuse stiilis bareljeefiga figuuril, kes hoiab vankril vibu. Muistsed egiptlased huvitasid Hale'i tõenäoliselt seetõttu, et nad kummardasid päikest, väidab Moule. Keldris on isegi tema jaoks adresseeritud aedik, mille sees on veel üks bareljeef - järgmine Hale müsteerium, mille Moule plaanib lahendada. Ta kirjeldab oma rolli Hale'i päikeselaboratooriumis tuletorni pidajana.
"Kahjuks on päikesestronoomia asunud selle hoone tehnoloogiaga edasi, nii et see pole tavalise kasutamise viis, kuna palju tuletorne ei kasutata selleks, milleks nad algselt olid mõeldud, " räägib Moule. "Kuid see on oluline monument ja ma olen majahoidja."
See konkreetne tuletorn valvab teleskoobi, mis kasutas kunagi pimeduses peaaegu 80 jalga mõõdetut instrumenti, et jagada päikesevalgus 93 miljoni miili kaugusele. Ja tänu Mount Wilsoni vabatahtlikele võib päike peagi taas kosmilisest tuletornist voolata.
Liz Moule ja Dan Kohne teleskoobi kuplis Hale Solaariumi laboris 27. märtsil 2019. (Elizabeth Landau)
