Tři příběhy pod dalekohledem v Hale Solar Laboratory v Pasadeně v Kalifornii, rezavé točité schodiště označuje vrchol téměř 80 stop hluboké jámy, skryté dřevěnými poklopy v suterénu. Na dně leží mřížka, která měla rozdělit světlo na duhu, aby vědci mohli studovat make-up slunce. Současní majitelé budovy se neodvažují sestupovat, odrazeni nedostatkem kyslíku a neproniknutelnou temnotou dole.
Když v roce 2006 architekti Liz Moule a Stefanos Polyzoides koupili observatoř, věděli, že kupují kus historie. Původní majitel, astronom George Ellery Hale, založil nejsilnější dalekohledy na světě v první polovině 20. století, a to i na observatoři Mount Wilson, vysoko nad Pasadenou. Moule, který provozuje místní architektonickou firmu s Polyzoides, považuje Hale za „modelového občana“ pro svůj vliv na Pasadenu v kulturní krajině a občanské architektuře. Sluneční laboratoř Hale, jejíž reliéf slunce v egyptském stylu dopadalo na přední dveře, velká knihovna v prvním patře, dalekohled na střeše a zlověstná jáma v suterénu, byla Haleovým soukromým útočištěm jen pár bloků jižně od univerzita, kterou pomohl založit, Kalifornský technologický institut.
Pultový prostor k mříže v laboratoři Hale Solar Laboratory. (Elizabeth Landau) Moule a Polyzoides netušili, že budova postavená v roce 1924 přichází se skrytými astronomickými poklady. Celý suterén byl přeplněný nepořádek nábytku, papírů a krabic haraburdí, když kupovali historické zařízení (spolu s modernějším štukaturem před ním). "Mysleli jsme, že nám zůstanou věci, které jsme se prostě zbavili, " říká Moule.
V suterénu observatoře objevili Moule a dobrovolníci z Mount Wilson - Don Nicholson a Larry Webster - stovky skleněných fotografických desek od 80. do 30. let, naskládaných do krabic ve velké dřevěné skříňce. Sbírka zahrnuje snímky slunečních skvrn a slunečních výrůstků - úponky plazmy, které se hadí ze slunce - a sluneční spektra nebo řady čar, které představují složky světla, odhalující chemické složení slunce. Větší desky zobrazují kráterový měsíc, ohraničený vlnkami po poškození podzemní vodou. Některé talíře jsou z Haleových dalekohledů, zatímco jiné byly jasně dary od vzdálených astronomů.
Obrázek měsíce na skleněné desce ze sbírky George Elleryho Haleho, který se nachází v solární laboratoři Hale. Byl pořízen v Lick Observatory a datován 19. července 1891. Bílé značky jsou způsobeny poškozením vodou. (Obrázek s laskavým svolením Carnegie Institution for Science / Dan Kohne) Všichni říkali, že v suterénu Sluneční laboratoře bylo ukryto více než 1100 talířů a dalších artefaktů z Haleovy soukromé sbírky, říká Dan Kohne, který dobrovolně spolupracoval s nedalekou kanceláří Pasneňské observatoře Carnegie, aby nalezl nález. Polyzoides a Moule věnovali historické desky archivu Carnegie.
Tyto fotografické desky představují pečlivý způsob, jakým astronomové pracovali, dalekohled na objekt umístil tak dlouho, aby jej zachytil na skleněné desce potažené emulzí, a poté rozvinul desku jako film v temné komoře. První daguerrotypickou fotografii jiné hvězdy než slunce pořídil v roce 1850 William Cranch Bond, první ředitel Harvard College Observatory, který vystavil Vegu 90 sekund. Asi dalších 150 let vědci katalogizovali vesmír na těchto skleněných deskách, asi tak tlustých jako okenní tabule.
Zatímco technologický pokrok ve fotografii, vedení dalekohledem a výpočetní technika do značné míry způsobily zastarávání oblohy založené na deskách, studováním skleněných desek bylo, jak astronomové dosáhli historických zjevení, jako je existence galaxií za Mléčnou dráhou a skutečnost, že samotná struktura vesmíru je rozšiřuje se všemi směry.
**********
Historické desky nejsou jen relikvie. Představují záznam oblohy v konkrétních okamžicích v minulosti, který nelze nikdy vrátit - ani s nejsilnějšími vesmírnými observatořími. Nejmodernější dalekohledy lidstva dnes mohou odhalit vzdálené objekty, které se pravidelně rozjasňují, ztmavují a objevují a zobrazují. Například kosmický dalekohled Evropské vesmírné agentury (ESA) Gaia sestavuje dosud nejkompletnější hvězdné mapy. Některé objekty, které právě procházejí změnami, se mohly také měnit na konci 19. a na počátku 20. století a mohly být zachyceny na skleněných dalekohledech.
Jak se astronomové snaží vyprávět úplnější příběhy o vývoji nebeských objektů v průběhu času, mohou být tyto zaprášené staré desky o to důležitější.
"Nejsme časoví cestovatelé, že?" Říká Michael Castelaz, docent fyziky na Brevard College v Severní Karolíně. "Jak se tedy někdy vracíš v čase, abys prozkoumal noční oblohu, s výjimkou údajů, které už máme?"
Annie J. Cannon byla kurátorkou fotografií na observatoři Harvard College Observatoř, pověřená péčí o asi 300 000 fotografických desek hvězd vyrobených Harvardovými astronomy. (Bettmann / Getty Images) Podle některých odhadů existuje pouze v USA více než 2 miliony skleněných desek vyrobených profesionálními astronomy. Na celém světě je pravděpodobně více než 10 milionů, říká René Hudec z Akademie věd ČR v Ondrejově, včetně mnoha, které se stále mohou skrývat v nečekaných místech. I když existuje online databáze více než 2, 5 milionu desek z více než 570 archivů, neexistuje žádný skutečně úplný seznam. Po návštěvě více než 70 archivních desek Hudec hlásí, že některá úložiště jsou dobře vedena a katalogizována, ale jiná jsou „smutnou zkušeností“ s malými finančními prostředky a nikdo je nemůže spravovat.
Harvard, o kterém se předpokládá, že je domovem největší sbírky na světě, má asi 550 000 talířů, včetně obrazů, které byly jednou analyzovány takovými světly jako Henrietta Swann Leavitt a Annie Jump Cannon. Jak kroniky Dava Sobela ve Sklovém vesmíru: Jak dámy Harvardské observatoře provedly měření hvězd, ženy „počítače“ jako Leavitt a Cannon nejen klasifikovaly a katalogizovaly tisíce hvězd z dalekohledů, ale také objevily průlomové objevy, které informují náš pohled na vesmír dnes. Edward Pickering, ředitel observatoře, který tyto ženy najal, napsal v roce 1890: „Pro mnoho účelů jsou fotografie nahrazeny samotnými hvězdami a objevy jsou ověřovány a chyby opravovány denním světlem pomocí lupy místo v noci dalekohledem. . “
Haleova sbírka ze suterénu Sluneční laboratoře se připojila k více než 200 000 talířům umístěným v Carnegie Observatories, včetně talíře „VAR!“ Z roku 1923, který přesvědčil Edwina Hubbla, že Andromeda je samostatná galaxie od Mléčné dráhy. 40-palcový dalekohled Yerkes, 60-palcový Mount Wilson, 100-palcový Mount Wilson a 200-palcový Palomar, všechny Haleovy projekty, se každý střídá a užívá si titul „největší světový dalekohled“. Jejich výsledky jsou uloženy v zásuvky za krátkými černými trezorovými dveřmi v suterénu hlavní administrativní budovy Carnegie Observatories v Pasadeně.
V noci z 5. na 6. října 1923 vzal astronom Carnegie Edwin Hubble talíř galaxie Andromeda (Messier 31) se 100-palcovým dalekohledem Hooker na observatoři Mount Wilson. "N" na desce, který byl přeškrtnut a nahrazen "VAR!" naznačuje, že Hubble původně myslel, že objekt je nova, ale pak si uvědomil, že to ve skutečnosti byla Cefeidova proměnná hvězda. Hubble byl schopen použít proměnnou hvězdu pro výpočet vzdálenosti k Andromedě a nepochybně odhalil, že to byla ve skutečnosti samostatná galaxie od naší vlastní. (S laskavým svolením Carnegie Observatories, Carnegie Institution for Science) Dále je v Astronomickém výzkumném ústavu Pisgah v Severní Karolíně (PARI) asi 350 000 položek včetně talířů, filmů a dalších dat. Tyto dalekohledové desky pocházejí z velké části ze Spojených států a Kanady, z univerzit a dalších institucí, které neměly prostor pro své sbírky, jakož i ty, které byly náhodně odhaleny v „14 taškách na trávníky a lístky“ v něčí garáži, říká Castelaz, který byl dříve vědeckým ředitelem společnosti PARI. "Mohl bych žít v té trezorové desce." Je to tak vzrušující."
V roce 2015 narazil Holger Peterson na krabice obsahující asi 300 talířů, když šel do suterénu, kde si připravil čaj v institutu Niels Bohr v Kodani. Některé z artefaktů byly jasně identifikovatelné: expozice z roku 1950 z dalekohledu Palomar Samuela Oschina zobrazující velké množství galaxií a kopie z expedice zatmění Slunce v Brazílii v roce 1919, která pomohla potvrdit Einsteinovu teorii obecné relativity. (Einstein předpověděl, že gravitace Slunce by měla ohýbat strukturu prostoru kolem ní, takže pozice hvězd pozadí by se posunuly z naší perspektivy, když Měsíc blokuje Slunce během úplného zatmění Slunce. K potvrzení se použila měření na skleněných deskách.) Ale pro mnoho desek v této sbírce, která se nyní nachází na Kodaňské univerzitě, byly podrobnosti o expozicích ztraceny, říká Peterson v e-mailu.
Také v Evropě obsahuje Archiv fotografických desek pro astronomické použití (APPLAUSE) asi 85 000 desek z pěti ústavů v Německu a Estonsku. Mezi nejdůležitější patří desky od Ejnara Hertzsprunge, který pomohl ukázat vztah mezi hvězdnou teplotou a přirozeným jasem, a Karl Schwarzschild, který byl nápomocen při vývoji matematických popisů černých děr.
Skleněná fotografická deska galaxie Andromeda, pořízená v observatoři Karla Schwarzschilda v roce 1965. (Jay Bennett) V Argentině je v archivu talířů v Observatoři Cordoba uloženo několik prvních fotografií hvězd na jižní polokouli s asi 20 000 fotografiemi a spektry na deskách z let 1893 až 1983. Situace v deskách v Asii a Africe nebyly tak důkladně prozkoumány. Hudec navštívil různá místa v Číně s deskami a odhaduje se, že bylo shromážděno a digitalizováno přibližně 40 000. Hvězdárna Bosscha v Indonésii má navíc asi 20 000 talířů. Asi 19 000 talířů odebraných na dalekohledu UK Schmidt v Austrálii je uloženo ve skotském Edinburghu, říká David Malin, fotografický vědec anglo-australské observatoře. Anglo-australský dalekohled v Siding Spring uchovává méně než 3 000 talířů, které tam byly odebrány, zatímco ostatní talíře pravděpodobně zůstanou u pozorovatelů, kteří je nikdy nepředali do sbírek observatoře.
**********
Od počátku 90. let se profesionální astronomové vzdali praxe snímání nebeských obrazů na skle ve prospěch používání digitálních metod, které jsou rychlejší a umožňují sofistikovanější výpočetní analýzu. Vynález nabitých spojovacích zařízení (CCD), který také umožňuje kamery chytrých telefonů, způsobil revoluci v astronomická pozorování. Techniky tak jednoduché, jako je digitální zvětšení a zvětšení kontrastu na počítači, jsou výkonnými nástroji pro studium vzdálených, slabých objektů.
Ale historické záznamy oblohy mají více vrstev hodnoty. V rámci kulturní ochrany dalekohledové desky zapouzdřují proces, kterým byly znalosti jednou získány, a představují stav vědy, když byly použity. Přibližně 150 let, ale již ne, byla na skle zaznamenána astronomická data.
"Vědět o předchůdcích je v mnoha ohledech něco, co dokonce informuje, jak děláme astronomii nyní, takže bychom neměli zapomenout, " říká Harry Enke z Leibnizského institutu pro astrofyziku v Postupimi v Německu, jeden z vůdců spolupráce APPLAUSE.
Bromidový fotografický tisk pracovníků během konstrukce Hookerova 100-palcového reflexního dalekohledu v Mount Wilson v Kalifornii. Hvězdárna byla založena v roce 1904 astronomem Georgem Ellerym Haleem a 100 palcový dalekohled byl nainstalován v observatoři v roce 1917. Hookerův dalekohled byl největším dalekohledem na světě, když byl postaven, a zůstal tak až do roku 1948. (Science & Společenská obrazová knihovna / obrázky Getty) Astronomové mohou dokonce použít historické záznamy k objevům dnes. Zatímco se mnoho kosmických procesů vyvíjí miliardy let, „přechodné“ objekty na obloze, jako jsou explodující hvězdy zvané supernovy, se během období týdnů až let výrazně mění. Proměnné hvězdy se periodicky rozjasňují a ztmavují a pomocí desek lze určit, zda je tato perioda konstantní nebo ne. V roce 2016 jeden astronom dokonce použil Carnegieho archív, aby poukázal na důkaz exoplanet ve hvězdném spektru z roku 1917, talíř vytvořený asi 75 let, než někdo objevil planety mimo naši sluneční soustavu.
"Naše obloha se pohybuje velmi pomalu pro naše lidské pocity času, " říká Enke. "Moderní astronomie a moderní přístroje s CCD a tak dále, to je stěží 40 let." Pokud k tomu můžete přidat dalších sto let, je to skvělé. “
Studium černých děr je jedním z důvodů, proč se Jonathan Grindlay na Harvardu zajímal o digitalizaci starých desek. Je hlavním vyšetřovatelem velkého úsilí o digitalizaci desek s názvem DASCH, Digitální přístup k nebeskému století @ Harvard.
Astronom Walter Sydney Adams u vchodu do solární laboratoře Hale v roce 1946. (Foto: Edison Hoge / Zdvořilost Carnegie Institution for Science Collection v Huntington Library, San Marino, Kalifornie) Když hvězdu podobnou slunci a černou díru „hvězdné hmoty“ - obvykle sedmkrát větší než hmotnost Slunce - obíhá společné těžiště, hvězda poskytuje stálý proud hmoty roztrhaný černou dírou. Ale místo toho, aby padal přímo do černé díry, hromadí se materiál nejprve v narůstajícím disku kolem černé díry. Po asi 30 až 60 letech se disk stane nestabilním a černá díra pohlcuje část nahromaděné hmoty, což má za následek velmi jasný výbuch optického a rentgenového světla. DASCH poskytuje první záznam o obloze s více než stoletím těchto vzácných výbuchů a umožňuje vědcům měřit, jak dlouho jsou viditelné a kolik záblesků se vyskytuje na obloze.
**********
Ve světě existuje mnohem více dalekohledových desek, než jaké jsou jejich digitální verze, a finanční podpora digitalizace a podrobné katalogizace je omezená. Skupina českých astronomů vedená Hudcem navštívila v letech 2008 až 2012 Carnegie, PARI, Yerkes, Lick, Mount Palomar a devět dalších významných amerických míst, aby rozšířila nabídku historických talířů. Zjistili, že některé archivy nebyly řádně uloženy nebo dokonce poškozené desky. Testovali přenosné skenovací zařízení a doporučili institucím, aby skenovaly a katalogizovaly své poklady. Hudecova skupina zatím vytvořila asi 50 000 skenů desek po celém světě.
Kolekce skleněných desek z let 1909 až 1922 zachycuje měsíc v různých fázích. (Institut Nielse Bohra, Kodaňská univerzita) DASCH dokázal digitalizovat asi 350 000 Harvardových talířů, které jsou všechny prohledávatelné online, a do října 2020 plánuje získat celkem 450 000 fotografií. Posledních 100 000 talířů jsou hvězdná spektra, která, i když také zajímavá, nejsou skenována, protože pouze přímé obrazy mohou v průběhu času vykazovat vizuální změny jasu. Celý proces čištění a skenování je „jako choreografický balet, “ říká Grindlay. V Evropě APPLAUSE také digitalizuje své desky, přičemž se inspiruje DASCH v některých svých metodách, ale místo komerčních zařízení používá komerční skenery.
Digitalizační podnik vyvolal kontroverzi, když někteří historici odmítli myšlenku, že původní značky na deskách budou během skenovacího procesu odstraněny, říká Grindlay. Z jednoho úhlu pohledu, pokud astronom z minulosti nakreslil kolem zájmového objektu kruh, mohlo by čištění desky odhalit další hvězdy schované za křivkou. Značení je však také záznamem vědeckého procesu. Studie z roku 2016, kterou vyzvala DASCH, zjistila, že mnoho astronomů a historiků si cení anotací na deskách a jejich obálkách, ale také věří, že fotografování nebo skenování těchto značek před jejich vyčištěním je dostatečné pro uchování, pokud není deska v historii astronomie zvláště důležitá. . DASCH se řídí tímto protokolem a před čištěním snímá všechna původní označení, včetně označení na „plášti“ plátu. Původní anotace jsou uloženy na nejcennějších deskách, jako jsou ty, které vytvořila Henrietta Swan Leavitt, „v úctě k historikům, “ říká Grindlay.
Dokonce i vášniví archiváři, jako je Grindlay, souhlasí s tím, že jakmile bude talíř řádně naskenován a katalogizován, už se nemůže nic jiného naučit od fyzického objektu, který nelze získat z digitální kopie s vysokým rozlišením a fotografie anotací. Grindlay nicméně říká: „původní desky jsou dokonalým záznamem a musí být plně zachovány, protože byly na observatoři Harvard College.“
Dalekohled dalekohledu je nainstalován v solární laboratoři Hale na této fotografii z 18. listopadu 1924. (Obrázek s laskavým svolením Observatoř Carnegie Institution for Science Collection v Huntington Library, San Marino, Kalifornie) Pro Kohne jsou desky podobné uměleckým dílům. Hodně z archivů v pasadénské kanceláři Carnegie Observatories, včetně kořistu ze suterénu architekta, představují Haleova „ateliéry“, jak by se malba provedená v Raphaelově dílně jiným umělcem připsala do studia slavného malíře. Kromě toho, že byli vědci, byli dvaceti provozovateli dalekohledu také zruční řemeslníci.
"Zachycují světelné paprsky, které cestují tisíce a miliony světelných let, a dostávají to na negativ exponovaných přesně v pořádku, " říká Kohne. "V historii fotografie by to mělo nějak být."
**********
Haleův ikonický dalekohled Sluneční laboratoře v Pasadeně nezůstane nečinný. Dobrovolnická posádka Mount Wilson pracuje na aluminizaci zrcadel, aby dalekohled mohl jasně promítat slunce do pozorovací oblasti v suterénu. Plánují, aby se místní studenti také naučili používat dalekohled pro sluneční pozorování. Nakonec, Moule doufá, že tým může nechat difrakční mřížku ve spodní části jámy znovu pracovat, nebo nainstalovat novou, což umožní nové generaci prozkoumat složení Slunce stejně jako Hale.
V dokonale slunečný den v jižní Kalifornii v březnu otevřel dobrovolník Mount Wilson Ken Evans kopuli a pracoval na jejím obnovení. Evans, Kohne a Moule nadšeně mluvili o pohledu na západy slunce přes dalekohled a možná o letní slunovratu, pokud jsou zrcátka připravena včas. Když Evans, bývalý inženýr, otočil štěrbinou kupole směrem k Mount Wilson, skupina naříkala, že strom zablokoval pohled na další Haleovy chrámy astronomie v dálce.
Knihovna v solární laboratoři Hale. (Liz Moule / Stefanos Polyzoides) Moule a Polyzoides darovali Haleovy časopisy, také objevené v suterénu, Caltechovi. Haleův psací stroj a psací stůl zůstávají v prvním patře v slunné, elegantní knihovně, snu knihkupců, s egyptským basreliéfem postavy držící luk na voze. Starí Egypťané pravděpodobně Hale zajímali, protože uctívali slunce, říká Moule. V suterénu je dokonce bedna, ve které se nachází další úleva - uvnitř další Haleovo tajemství, které Moule hodlá řešit. Popisuje svoji roli v Hale's Solar Laboratory jako „majitel majáku“.
"Je smutné, že se sluneční astronomie posunula kolem technologie této budovy, takže se nejedná o něco běžného používání, a to tak, že mnoho majáků se nepoužívá k tomu, na co byly původně určeny, " říká Moule. "Ale je to důležitý památník a já jsem správce."
Tento konkrétní maják hlídá dalekohled, který kdysi používal nástroj, vrhl se ve tmě téměř 80 stop, aby rozdělil sluneční světlo z 93 milionů mil daleko. A díky dobrovolníkům Mount Wilson může slunce brzy protékat vesmírným majákem.
Liz Moule a Dan Kohne v dalekohledu dalekohledu v Sluneční laboratoři Hale 27. března 2019. (Elizabeth Landau)
