« У свій телескоп мені так і не вдалося побачити тих яскравих і детальних зображень галактик і туманностей, які наводять у книгах, це були лише нерозбірливі туманні плями… » — подібні фрази часто доводиться чути від новачків у аматорській астрономії.
Не розуміючи особливостей зору людини або не розібравшись у деяких принципах візуальних спостережень дип-скай, спостерігачі можуть зробити абсолютно необачні висновки, як щодо якості свого телескопа, так і про аматорську астрономію взагалі, закинувши на все життя це чудове захоплення.
Ця стаття покликана ознайомити читача з основними уявленнями та особливостями людського зору, які безпосередньо впливають на результат спостережень, основними техніками спостереження та прикладами найцікавіших об'єктів, які неодмінно варто спостерігати.
Особливості роботи людського зору під час астрономічних спостережень
Очі для любителя візуальних спостережень небесних об'єктів як руки для видатного музиканта. Вміння віртуозно грати на музичному інструменті розвивають роками, відпрацьовуючи тонкощі виконавської майстерності. Теж чекає захоплений спостерігач. Для того, щоб досягти хорошого результату, необхідно знати про принципи роботи людського зору та усвідомлювати його сильні та слабкі сторони, маючи можливість застосувати якісь хитрощі, щоб розрізнити найбільш важкодоступні деталі.
Око складається з рогівки, райдужної оболонки, кришталика, склоподібної речовини – середовища, крізь яке проходить світло, та сітківки, що є приймачем зображення. Рогівка ока, райдужна оболонка та кришталик працюють як об'єктив фотоапарата, збираючи та фокусуючи промені світла на сітківці, що виступає приймачем зображення. Райдужна оболонка працює як діафрагма об'єктива, що змінює свій розмір в залежності від ступеня освітленості, і утворюючи діаметр зіниці. Розмір зіниці у молодої людини зі здоровим зором може змінюватись від 2мм, в умовах високої освітленості, до 8мм, у темряві. Повна акомодація зору (процес адаптації до темряви) може займати до 30-40 хвилин, але пов'язано це зовсім не з розміром зіниці, що збільшується, а з хімічними процесами, що проходять в клітинах сітківки, які дозволяють підвищити чутливість зору в темряві в тисячі разів. Кришталик, це просто кажучи, одиночна лінза, яка за всіма законами оптики не може давати якісного зображення, дивно, але людський мозок коригує більшість спотворень і, до того ж, виправляє у правильний бік перевернуте зображення, яке побудував на сітківці кришталик, як і будь-який інший об'єктив, що дає перевернуте зображення.
Сітківка ока дуже схожа на ПЗС-матрицю цифрового фотоапарата, що складається з набору пікселів – елементарних напівпровідникових елементів, чутливих до випромінювання, що потрапляє на них. Але якщо матриця фотоапарата спочатку чорно біла, а кольорове зображення ми отримуємо завдяки мікро-світлофільтрам, встановленим перед кожним пікселем, що роблять напівпровідник більш чутливим до хвиль певної довжини хвилі, то сітківка ока має просто набір різних світлочутливих клітин. Завдяки своїй формі їх ділять на так звані колбочки та палички. Колбочки чутливі до кольору та забезпечують кольорове зображення, а палички працюють при слабкому освітленні, забезпечуючи нічний зір. Колбочки існують трьох різних типів, одні чутливі – до синього, інші – до зеленого та треті – до помаранчевого кольору. Палички не чутливі до кольору і тому вночі, всі об'єкти, що нас оточують, мають сіруватий відтінок, а яскраві кольори ми не можемо розрізнити. Але, на жаль, крім того, що в темряві ми втрачаємо колірне сприйняття, ще й дозвіл зору сильно падає, роблячи недоступними багато дрібних деталей. Для наочного прикладу спробуйте розрізнити номер автомобіля не підсвіченого ліхтарем або якийсь напис з однієї й тієї ж відстані в денний час і після закінчення вечірніх сутінків.
Дип-скай об'єкти мають низьку поверхневу яскравість, тому стає так важко розрізняти в їх структурі дрібні деталі, які цілком були б доступні кутового дозволу телескопа, чого не відбувається при спостереженнях Місяця або планет, т.к. останні мають високу яскравість. Крім цього, сітківка ока має неоднорідну структуру, тобто. неоднаковий розподіл колб і паличок. Колбочки сконцентровані в центрі, саме тому, щоб розрізнити деталі предмета вдень, ми намагаємося дивитися так, щоб він був у центрі поля зору і світло потрапляло на колбочки, що забезпечують кольорове та дуже чітке зображення. Але необхідні нам при спостереженнях світлочутливі палички знаходяться ближче до периферичної частини сітківки, тому спостерігати дип-ські об'єкти краще відводячи погляд трохи убік – це призводить до кращої видимості, така техніка спостережень називається бічним зором.
Бічний зір та інші хитрощі при спостереженнях Діп-Скай
Бічний зір – це найефективніша техніка спостереження дип-скай. Суть методу полягає в тому, щоб направити зображення туманності, що спостерігається, в ділянку сітківки, наповнений світлочутливими клітинами – паличками. Боковий зір дуже індивідуальний і йому складно навчити, а освоїти техніку можна самостійно під час спостережень. Найчастіше варто дивитися убік на 10-15 градусів від об'єкта у бік носа, щоб розрізнити тьмяні елементи структури. Найчастіше, у пошуках тьмяної туманності, що знаходиться на межі можливостей телескопа, ми наводимося на ділянку неба, де вона повинна бути, але її немає, ми знову і знову перевіряємо ще раз карти і наявність у полі зору прилеглих зірок. Але помітити туманність виходить тільки із застосуванням бічного зору, коли вона впевнено проглядається на периферії сітківки. Подальше спостереження дає змогу побачити деякі деталі структури.
Але бічне зір потрібно грамотно застосовувати, спостерігаючи за різними об'єктами. Наприклад, на кульове скупчення, де яскравість сконцентрована в центрі, краще дивитися прямим зором, це дозволить розділити скупчення на зірки, а тьмяні периферичні ділянки об'єкта краще переглядати бічним зором. Прямий зір допомагає побачити центральну зірку в деяких планетарних туманностях та спостерігати розсіяні скупчення. Для спіральних галактик зазвичай краще бічне зір, щоб помітити наявність рукавів, т.к. вони мають низьку поверхневу яскравість. Але, в будь-якому випадку, не варто завжди дотримуватися чітких правил, а краще пробувати переглядати об'єкт різними способами, з різних боків та якимись комбінаціями прямого та бічного зору, з приходом досвіду вдасться спостерігати такі деталі туманностей, які інші спостерігачі не зможуть побачити навіть із застосуванням більшого інструменту.
Цікавого ефекту можна досягти, просто навівши телескоп на об'єкт і трохи похитуючи трубу. Справа в тому, що зір має тимчасову роздільну здатність, яка може скласти близько 0,1 кутової секунди в звичайних умовах порівняно з типовим дозволом близько 1 кутової хвилини. Тимчасовий дозвіл забезпечують палички – бічні зони сітківки. В цьому можна легко переконатися, просто подивившись, наприклад, на трубчастий екран монітора комп'ютера або телевізора, зображення на якому зазвичай оновлюється з частотою 50-80Гц. Поглянувши прямим зором, ми бачимо цілком статичне зображення і не помічаємо змін, але, подивившись бічним зором, ми помічаємо швидке мерехтіння, яке якраз і відбувається з вище згаданою частотою.
Тобто, похитуючи трубу і швидко зміщуючи зображення на сітківці, ми і провокуємо тимчасову роздільну здатність паличок. Трохи звикнувши до цього, можна помітити дуже незвичайні деталі, які недоступні навіть за тривалого спостереження бічним зором.
Є ще одна, поки що задоволена спірна, але, безсумнівно, дуже цікава особливість зору. Деякі спостерігачі впевнено стверджують, що при довгому розгляданні туманності, навівши і «зафіксувавши» її в одній ділянці сітківки, вдається «накопичити» світло від об'єкта, провокуючи хімічні реакції в клітинах, подібно до того, як це відбувається на емульсії фотоплівки при тривалій експозиції. У такий спосіб вдається розрізнити найдрібніші деталі, які навіть недоступні для бічного зору. Зрозуміло, для такого спостереження дуже бажано наявність годинникового приводу на монтуванні телескопа, щоб тривалий час тримати об'єкт в одному місці. Для такого експерименту вже потрібний досить пересічний наглядовий досвід і дуже темне і прозоре небо, тому не варто засмучуватися, якщо з першого разу не вдасться помітити суттєву різницю.
Збільшення телескопа та застосування вузькосмугових світлофільтрів
У деяких любителів астрономії є забобон, що об'єкти дип-скай потрібно спостерігати лише за малих і середніх збільшеннях, т.к. у цьому випадку забезпечується краща якість та вищий контраст зображення. Але це далеко не завжди так і не застосовується для всіх видів об'єктів. Підвищуючи збільшення, ми втрачаємо яскравість і контраст картинки, зате збільшуємо розмір побудованого на сітківці зображення, тим самим задіявши більше клітин. У такий спосіб виявляються центральні зірки планетарних туманностей, тонкі деталі волокон дифузних туманностей та структура деяких галактик. Звичайно ж, щоб дозволяти кульові скупчення і ділити розсіяні на зірки велике збільшення просто необхідно. Але, в жодному разі не потрібно вдаватися до крайнощів. Найкраще експериментувати з різними збільшеннями, окулярами та поєднанням окуляра та лінзи Барлоу, наприклад. Тим самим можна підібрати комфортне збільшення і для загального перегляду об'єкта, і для якихось конкретних тонких деталей.
З розвитком технологій виробництва та нанесення унікальних покриттів для любителів астрономії стало доступне застосування вузькосмугових світлофільтрів для спостереження дип-скай. Такі фільтри виділяють вузьку смугу пропускання строго певних довжин хвиль світла туманностей, відсікаючи решту випромінювання. Встановивши фільтр, накрутивши його на спеціальне різьблення в спідниці окуляра, ми бачимо, що загальний фон неба і зірки трохи погасли, а туманність, що спостерігається, стала яскравішою і більш чітко, контрастно виділеною на тлі. Фільтри використовують для спостереження дифузних і планетарних туманностей, для кульових, розсіяних скупчень і галактик вони не потрібні тільки якщо поблизу немає цікавої туманності, яка і є безпосередньою метою спостережень. Фільтри майже незамінні при міських спостереженнях, т.к. дозволяють суттєво зменшити вплив загального засвічення неба, відсікаючи лінії випромінювання світла міських ліхтарів. Але і при спостереженнях в умовах темного піднебіння, фільтр допомагає виділити раніше непомітні волокна та деталі структури туманності. Нижче наводимо короткий опис, характеристики та графіки пропускання найбільш популярних фільтрів для спостереження дип-скай.
OIII фільтр
Виділяє лінію тричі іонізованого кисню, в якій випромінюють більшість дифузних та планетарних туманностей. Фільтри OIII є найпопулярнішими та затребуваними у любителів астрономії, вони широко представлені на ринку виробниками Lumicon, TeleVue, Astronomik, Baader Planetarium, Meade та іншими.
H-beta фільтр
Ми знаємо, що Всесвіт практично повністю складається з водню, туманності, що спостерігаються, не є винятком – на другому місці після OIII, а частіше просто поперемінно між собою спостерігаючи навіть один об'єкт, любителі використовують водневий фільтр H-beta.
UHC фільтр
Назва фільтра можна розшифрувати як Ultra High Contrast (Ультра Високий Контраст). Цей фільтр покликаний допомогти в першу чергу міським спостерігачам, він має ширші смуги пропускання (див. графік) і є універсальним, виділяючи світло туманності на тлі засвіченого неба та підвищуючи чіткість і контраст зображення.
Каталоги об'єктів
Любителі астрономії, під час пошуку та ідентифікації об'єкта зазвичай використовують два каталоги - це відомий каталог Месьє (M "номер об'єкта") і каталог NGC - New General Catalogue (NGC "номер об'єкта") Новий Загальний Каталог.
Перший каталог являє собою список зі 110-ти щодо яскравих об'єктів відкритих у XVIII столітті відомим французьким астрономом спостерігачем Шарлем Месьє. Об'єкти цього каталогу давно вивчені любителями та є улюбленими для кожного спостерігача. У другій половині XX століття серед любителів астрономії з'явилося навіть таке змагання «Марафон Месьє», суть якого полягає в тому, що за одну ніч потрібно встигнути відшукати всі видимі на небі об'єкти каталогу Месьє, хто впорається із завданням раніше за інших і стане переможцем марафону. .
Каталог NGC містить 7840 об'єктів і був складений ще в 1880-х роках Джоном Дрейєром в основному за звітами спостережень Вільяма Гершеля, а потім послідовно розширений двома Індекс-каталогами (IC I & IC II), які додали ще 5326 об'єктів. Каталог дуже зручний для серйозного спостерігача, т.к. містить всі різновиди дип-ської об'єктів, які можна знайти з такими атласами як SkyAtlas 2000.0 або Uranometria.
Щоб зручно орієнтуватися в об'єктах Месьє, варто придбати хорошу рухливу карту зоряного неба, крім того, що вона зможе в першому наближенні допомогти спланувати спостереження, але ще й зорієнтуватися та знайти всі об'єкти Месьє та найяскравіші з NGC. До того ж на таких картах зазвичай ще відзначають подвійні та змінні зірки.
Як виглядають об'єкти Діп-Скай?
Якщо Ви робите свої перші кроки у спостереженні об'єктів дип-скай, необхідно вибрати кілька доступних об'єктів, які нескладно знайти. Для знайомства з туманностями краще поки обмежитися каталогом Месьє, хоч і NGC має масу прекрасних і досить яскравих туманностей і галактик, нам поки що простіше не залазити далеко в нетрі.
І так, почати, думаю, варто з літнього неба – влітку спостереження набагато простіше та доступніше для новачка.
Кульові скупчення
М13 - зрозуміло, ніякий інший об'єкт не міг би очолити цей перелік. Це справжній король кульових скупчень, що знаходиться в сузір'ї Геркулеса і його досить просто відшукати з будь-якою картою. Об'єкт доступний будь-якому телескопу, але в зірки починає розбиватися зі збільшенням близько 100 крат в телескопи від 100мм.
М3 – досить яскраве скупчення, розташувалося хіба що лінії між Арктуром (альфа Волопаса) і Астеріоном (альфа Гончих Псів). Легко знаходиться на 1/3 від Арктура до Астеріона.
М92 – не дуже популярне, але цікаве скупчення у Геркулесі. Кульове скупчення занурене в розсіяне - дуже цікаво виглядає. М107 незабутні об'єкти в Стрільці на фоні густонаселеного зірками району Чумацького Шляху М4, М19, М80 та багато іншого.
Планетарні туманності
Загалом, ми звичайно не розпещені таким достатком великих і яскравих планетарних туманностей, як, наприклад, достатком кульових скупчень. З найбільш відомих приходять на думку три — це прекрасна М57 «Туманність Кільце» в Лірі, М27 «Гантель» у сузір'ї Лисички та М97 «Сова» у Великій Ведмедиці. Ці туманності неодмінно варто спостерігати влітку, вже в телескопи від 90-100мм ці три чудові об'єкти почнуть ділитися своїми таємницями.
Дифузні туманності
Безперечно, це одні з найчудовіших об'єктів. Ми розглянемо чотири красиві туманності, дві з яких належать літньому небу та дві зимовому. Перші дві це М8, або більше відома як «Туманність Лагуна», і М20 «Потрійна» у багатому на скарби зоряного неба сузір'ї Стрільця.
І два інших об'єкти зимового неба це відома М1 «Крабоподібна туманність» — залишок наднової зірки, що вибухнула на нашому небі близько тисячі років тому і величезна, яскрава, неймовірно прекрасна і велична М42 «Велика туманність Оріону». Зимової ночі все-таки варто годину-другу померзнути біля телескопа, щоб побачити ці скарби.
Галактики
Незважаючи на чудовий достаток туманностей, мабуть одними з найдивовижніших і чарівних, важкодоступних, але від того лише загадкових об'єктів зоряного неба є галактики. На просторах північного неба є кілька прекрасних об'єктів — це, звичайно, дві наші найближчі сусідки у Всесвіті галактики М31 «Туманність Адромеди» та М33 «Галактика Трикутника». М31 добре доступна для спостережень, навіть у потужний бінокль можна розглянути два її супутники - М32 і М110, а ось, щоб побачити спіральні рукави у М33 потрібно досить темне небо та телескоп з апертурою 150-200мм.
Два інші цікаві об'єкти знаходяться в сузір'ї Великої Ведмедиці - це чудовий «Дует Галактик» М81 та М82. Ще одна знаменита галактика М51 «Вир» розташована в сузір'ї Гончих Псів. Це напрочуд красиві об'єкти, але щоб вже впевнено розрізняти деталі структури цих галактик бажано застосування 200-250мм телескопа.
Зображення використані для ілюстрації об'єктів Месьє знято космічним телескопом ім. Хаббла.
