Πώς ένα τεράστιο έργο προσπάθησε να χαρτογραφήσει τον ουρανό χωρίς υπολογιστές

Πρόσφατα, ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος κυκλοφόρησε την τρίτη παρτίδα δεδομένων από τον δορυφόρο Gaia, έναν δημόσιο κατάλογο που παρέχει τις θέσεις και τις ταχύτητες περισσότερων από ένα δισεκατομμύριο αστεριών. Αυτή είναι η τελευταία μας προσπάθεια να απαντήσουμε σε μερικά από τα μακροχρόνια ερωτήματα στην αστρονομία: Πώς εξαπλώνονται τα αστέρια (και τα νεφελώματα) στον ουρανό; Πόσα είναι, πόσο μακριά είναι και πόσο φωτεινά είναι; Αλλάζουν θέση ή φωτεινότητα; Υπάρχουν νέες κατηγορίες πραγμάτων άγνωστες στην επιστήμη;

Για αιώνες, οι αστρονόμοι προσπάθησαν να απαντήσουν σε αυτές τις ερωτήσεις και αυτή η εργασία ήταν επίπονη και χρονοβόρα. Δεν ήταν πάντα εύκολο να καταγράψεις αυτό που μπορείς να δεις στο προσοφθάλμιο ενός τηλεσκοπίου – αν είσαι αρκετά τυχερός να έχεις καθόλου τηλεσκόπιο.

Τώρα φανταστείτε την εμφάνιση μιας νέας τεχνολογίας που, στην εποχή της, παρείχε μερικά από τα οφέλη της τεχνολογίας που επέτρεψε τους καταλόγους Gaia. Μπορεί να καταγράψει αυτό που βλέπετε αυτόματα και αμερόληπτα και ο καθένας μπορεί να το χρησιμοποιήσει.

Αυτή η τεχνική ήταν η φωτογραφία.

Αυτό το άρθρο αφηγείται την ιστορία του πώς η φωτογραφία άλλαξε την αστρονομία και πώς εκατοντάδες αστρονόμοι σχημάτισαν την πρώτη διεθνή επιστημονική συνεργασία για να δημιουργήσουν το Carte du Sel (κυριολεκτικά, “χάρτης του ουρανού”), μια πλήρη φωτογραφική έρευνα του ουρανού. Αυτή η συνεργασία είχε ως αποτέλεσμα έναν αιώνα αγώνα για την επεξεργασία χιλιάδων φωτογραφικών πλακών που λήφθηκαν εδώ και δεκαετίες, καθώς οι θέσεις εκατομμυρίων αστεριών μετρήθηκαν χειροκίνητα για να δημιουργηθεί ο μεγαλύτερος κατάλογος του νυχτερινού ουρανού.

Δυστυχώς, το έργο Carte du Ciel ήρθε σε μια εποχή που η ικανότητά μας να συλλέγουμε μετρήσεις του φυσικού κόσμου δεν ταίριαζε με την ικανότητά μας να τις αναλύουμε. Ενώ το έργο βρισκόταν σε εξέλιξη, νέα εργαλεία κατέστησαν δυνατή τη μελέτη φυσικών διεργασιών σε μακρινά ουράνια σώματα, παρασύροντας τους επιστήμονες μακριά από την τοπογραφία παρέχοντας την ευκαιρία να δημιουργήσουν νέα μοντέλα για να εξηγήσουν τον κόσμο.

Για τους αστρονόμους που εργάζονταν στο Carte du Ciel, δεν υπήρχε ακόμη μοντέλο που θα μπορούσε να αφαιρέσει τις θέσεις εκατομμυρίων άστρων σε μια θεωρία για το πώς εξελίχθηκε ο γαλαξίας μας. Αντίθετα, οι ερευνητές είχαν μόνο μια προαίσθηση ότι οι φωτογραφικές τεχνικές θα μπορούσαν να είναι χρήσιμες για τη χαρτογράφηση του κόσμου. Είχαν δίκιο, αλλά χρειάστηκε περισσότερο από έναν αιώνα και οι καριέρες πολλών αστρονόμων για να αποδώσει η διαίσθησή τους.

Φωτογραφία και αστρονομία

Ήταν ο αστρονόμος και εξερευνητής François Arago, επικεφαλής του Αστεροσκοπείου του Παρισιού, που ανακοίνωσε στον κόσμο τις φωτογραφικές τεχνικές του Louis Daguerre. Ο Daguerre, βασισμένος στο έργο του Nicéphore Niépce, ανακάλυψε πώς να κάνει μόνιμες εικόνες σε μεταλλικές πλάκες.

Για αιώνες, οι αστρονόμοι προσπαθούσαν να καταγράψουν αυτό που είδαν στον νυχτερινό ουρανό με σημειώσεις και σχέδια με το χέρι. Δεδομένης της παραμορφωτικής οπτικής των παλαιών οργάνων, δεν ήταν πάντα εύκολο να σχεδιάσετε αυτό που μπορείτε να δείτε. Μπορεί να “παρατηρήσετε” πράγματα που δεν υπήρχαν καθόλου. Αυτά τα κανάλια και η βλάστηση στον Άρη που ζωγράφισε ο φτωχός Σκιαπαρέλι από το Αστεροσκοπείο του Μιλάνου δεν ήταν παρά μια οπτική ψευδαίσθηση, που προκλήθηκε εν μέρει από την ταραχώδη ατμόσφαιρα. Μόνο λίγοι άριστα εκπαιδευμένοι αστρονόμοι, όπως η Caroline και ο William Herschel, μπόρεσαν αμέσως να ανακαλύψουν ένα νέο αστέρι σε έναν οικείο γαλαξία – σημάδι ενός μακρινού καταστροφικού γεγονότος;

Η φωτογραφία μπορεί να τα αλλάξει όλα αυτά. Ο Arago αναγνώρισε αμέσως τις τεράστιες δυνατότητες αυτής της τεχνολογίας: οι εικόνες που τραβήχτηκαν τη νύχτα μπορούσαν να αναλυθούν άνετα και ποσοτικά στο φως της ημέρας. Οι μετρήσεις μπορούν να είναι ακριβείς και μπορούν να ελέγχονται συχνά.

Ο Daguerre έλαβε σύνταξη και επέτρεψε στον Arago να ανοίξει πληροφορίες για τις πράξεις του, με αποτέλεσμα την έκρηξη των φωτογραφικών στούντιο στο Παρίσι και σε όλο τον κόσμο. Αλλά όπως αποδείχθηκε, η μέθοδος του Daguerre δεν ήταν αρκετά ευαίσθητη ή πρακτική για να συλλάβει οτιδήποτε άλλο εκτός από τα φωτεινότερα αστέρια, τον ήλιο ή το φεγγάρι. Η επόμενη καυτή νέα τεχνολογία, τα γαλακτώματα υγρού κολλοδίου, δεν ήταν πολύ καλύτερη. Οι πλάκες θα στεγνώσουν κατά τη διάρκεια της μακράς έκθεσης που απαιτείται για τη σύλληψη αχνών αστρονομικών αντικειμένων.

Οι αστρονόμοι έπρεπε να περιμένουν 40 χρόνια, μέχρι τη δεκαετία του 1880, για να γίνουν τελικά διαθέσιμες οι εξαιρετικά ευαίσθητες ξηρές φωτογραφικές πλάκες.