Od lat twierdzę, że każde, nawet pozornie nieciekawe zdjęcie kosmosu, nosi w sobie jakąś ukrytą „tajemnicę”. M31 to pewnie najczęściej fotografowany przez amatorów obiekt na nocnym niebie. Tak wyeksploatowany i pocztówkowy, że nikt już w niego nie klika. Tym razem przebiegle nie nazwałem wpisu M31 — lubię jak ktoś czyta, czy ogląda moje wypociny. Co więc ciekawego można znaleźć na kolejnej fotce M31?

Jak zwykła gwiazdka może zmienić bieg historii nauki?

Jest sobie taka wielka rewolucja w nauce (i nie tylko), o której większość uczyła się w szkołach, ale rzadko zwraca na nią uwagę, kiedy ogląda zdjęcia galaktyki Andromedy w Internecie. Jak każda rewolucja, ta też zaczęła się od awantury. Konflikt dotyczył nie byle jakiej sprawy, bo wielkości kosmosu. W roku 1920, w pociągu, na 4000 kilometrowej trasie, gdzieś pomiędzy Kalifornią a Waszyngtonem, starło się dwóch wybitnych astronomów: Harlow Shapley i Heber Curtis.

Shapley był przekonany, że wszechświat kończy się na naszej galaktyce, czyli jak wtedy sądzono, miał mniej więcej 100 000 lat świetlnych długości. Curtis zaś, który badał rozmytą „mgławicę” (zwaną dzisiaj Wielką Galaktyką w Andromedzie), przekonany był, że nie jest ona częścią naszej galaktyki, lecz stanowi zupełnie odrębny „wszechświat wyspowy” — zawierający miliardy gwiazd.

Spór przeniósł się na oficjalną konferencję astronomiczną odbywającą się w Muzeum Historii Naturalnej, na którą zmierzali obaj rozmówcy. Publiczna dyskusja trwała cały dzień i całą noc. Dzisiaj świat pamięta ją jako „Wielką Debatę”.

Trzeba pamiętać, że nie każdy był zadowolony ze stałego, wręcz procesowego osłabiania pozycji boskiej Ziemi we wszechświecie. Nie dość, że Kopernik przypięczętował centralną pozycję Słońca w Układzie Słonecznym, to teraz jeszcze Ziemia i Układ Słoneczny miały zostać wywalone z centralnej pozycji we wszechświecie, do tego z całą Drogą Mleczną. Skandal.

Curtis atakował bardzo celnymi argumentami. Jak zauważył, Mgławica w Andromedzie rozbłyskuje eksplodującymi gwiazdami, dokładnie tak samo, jak gwiazdy w naszej galaktyce. To, co je drastycznie odróżnia, to ich jasność. Są po prostu dużo słabsze. Wysunął z tego zjawiska logiczny wniosek, że muszą znajdować się dużo dalej. M31 jest więc galaktyką, a nie kolejną mgławicą leżącą w Drodze Mlecznej. Mimo tak przytłaczającej wizji i mocnych dowodów, niewielu wtedy przekonał.

Niedługo później, bo zaledwie po 4 latach, Edwid Hubble wykonał legendarne zdjęcie Mgławicy Andromedy, po którym ostatecznie stała się Galaktyką Andromedy, a sam autor przeszedł do historii nauki. Trudno znaleźć pojedyncze zdjęcie, które tak bardzo zmieniłoby dzieje ludzkości.

Młody Edwin nie dysponował jednak sprzętem o wystarczających parametrach, żeby rozbić galaktykę na pojedyncze gwiazdki, ale dokonał czegoś zdecydowanie bardziej spektakularnego i o większej mocy dowodowej.

Dostrzegł na nim trzy nowe gwiazdy, które oznaczył standardowym markerem „N”, a następnie porównał swoje zdjęcie z innymi w archiwum Mount Wilson. Bardzo szybko doszedł do wniosku, że jedna z nich to nie nowa, ale Gwiazda Zmienna, do tego z grupy Cefeid. Podobno od razu uświadomił sobie, co to oznacza. Wykreślił „N” i dopisał prawdopodobnie najsłynniejszą poprawkę w dziejach nauki: „VAR!” — variable star z wykrzyknikiem.

Cefeidy badane przez Henriettę Leavitt stały się swoistymi radiolatarniami, które całkowicie odmieniły obraz naszej galaktyki. Dzięki nim jesteśmy w stanie oszacować odległości gwiazd, które leżą poza zasięgiem innych metoda szacowania dystansu, jak choćby przez mierzenie paralaksy. W ten sposób ludzkość ujrzała prawdziwą skalę naszej galaktyki.

To właśnie zrozumiał Hubble i zabrał się za liczenie. Dzięki prostej arytmetyce dowiódł, że zmienna cefeida oddalona jest od Ziemi o blisko 1 milion lat świetlnych, co przy ówcześnie szacowanej wielkości galaktyki, wynoszącej 100 tys. lat świetlnych, było wartością szokującą (dzisiaj wiemy, że wartość ta jest 2,5x większa). Dzięki odkryciu Edwina Hubble’a mogliśmy przekonać się, że Droga Mleczna nie jest jedyną wyspą we wszechświecie. Cóż bardziej spektakularnego może odkryć astronom?

Gwiazda sprzed 2,5 milionów lat

W głowie każdego pasjonata kosmosu rodzi się w tym miejscu pytanie — która to gwiazda? Nie zaskoczył mnie fakt, że nazwano ją po prostu „Hubble Variable Number One” — w skrócie V1. Zaskakujące jest natomiast to, że widać ją na wielu „rozrywkowych” zdjęciach M31 jakie możecie oglądać w Internecie. To jest wielki tryumf technologii. Przypominam, że Hubble wykonał swoje zdjęcie ogromnym teleskopem o średnicy optyki 100” (2,5 metra) i musiał tę ekspozycję naświetlać przez 45 minut. Nawet w dzisiejszych czasach jest to na tyle duży teleskop, że znajduje się poza zasięgiem amatorów. Dzięki ogromnemu postępowi na polu detektorów (matryc CCD/CMOS), takie zdjęcie, o nieporównywalnie większych walorach naukowych i poznawczych (także estetycznych), można współcześnie wykonać malutkim teleskopem. Ja swoje zrobiłem z podmiejskiego ogródka teleskopem o średnicy 6” (0,15 metra).

Zrobić zdjęcia pojedynczej gwiazdy, wyraźnie odseparowanej, z odległości 2,5 miliona lat świetlnych — satysfakcjonujące. Dokonać pomiarów fotometrycznych i zarejestrować samodzielnie jej zmienność, do tego potem powtórzyć arytmetykę Edwina Hubble’a i wyliczyć jej odległość? Dla amatora astronomii — bezcenne, wspaniałe, wzniosłe. I taki mam właśnie plan. Bardzo chciałbym w sierpniu zacząć zbierać dane fotometryczne tej Cefeidy, aby spróbować wyznaczyć jej odległość. Ot takie malutkie marzenie.

Tu zdjęcie M31 wykonane przeze mnie znacznie większym teleskopem (0,5m średnicy). Niestety tej nocy fotografowałem inną część galaktyki M31 i gwiazdy V1 tu nie znajdziemy:

A na deser kolorowe zdjęcie galaktyki M31 (astrofotografia estetyczna), które w formie artystycznego, archiwalnego wydruku Fine Art możesz kupić w mojej galerii Astrography.com:

„Twierdzę, że jest to najważniejszy obiekt w historii kosmologii” — David Soderblom, Space Telescope Science Institute, Baltimore

Źródła:

• https://astrography.com/pl/produkt/majestatyczna-galaktyka-andromedy-edycja-limitowana/
• http://obs.carnegiescience.edu/PAST/m31var
• https://www.space.com/11761-historic-star-variable-hubble-telescope-photo-aas218.html
• https://en.wikipedia.org/wiki/Edwin_Hubble
• https://en.wikipedia.org/wiki/Great_Debate_(astronomy)