Nejen pozorováním živ je člověk. Dnešní díl našeho průvodce letní oblohou nabízí čtenářům skutečnou lahůdku. Mnozí o ní jistě slyšeli v souvislosti se slavnými Sloupy stvoření zachycenými Hubbleovým kosmickým teleskopem, ale k jejímu spatření si tentokrát musíme pomoci technikou. Podíváme se totiž na Orlí mlhovinu, kterou prostým pohledem do dalekohledu rozeznáme velmi špatně. Budeme si muset vzít k ruce fotoaparát, přesně tak, jak to Hubbleův kosmický teleskop skutečně udělal.
Pro začátek si ale musíme udělat malou historickou odbočku. Mezi astronomy je Orlí mlhovina po dlouhá léta řazena do souhvězdí Hada, přestože ji musíme hledat poměrně daleko od něj. Nejprve tedy věnujme pozornost valnému shromáždění Mezinárodní astronomické unie v roce 1928.
Mezinárodní astronomická unie (IAU) je nevládní organizace, jejímž cílem je koordinovat aktivity v oblasti rozvoje astronomie, sdružovat profesionální vědce i mladé studenty a všestranně podporovat rozvoj tohoto odvětví. Založena byla 28. července 1919 v Bruselu a původně ji tvořili vědci ze sedmi zemí světa. Jejich řady se ale rychle rozšiřovaly, takže ještě před konáním prvního valného shromáždění v roce 1922 bylo členských zemí už devatenáct (a to včetně tehdejší ČSR). Tato valná shromáždění se až na výjimky konají jednou za tři roky, to z roku 1928 konkrétně v nizozemském Leidenu.
Lidé pochopitelně během celé své historie spatřovali na obloze obrazce svých božstev a mýtických postav. V dřívějších dobách nikomu nevadilo, že v jiné části světa rozeznávají tamní obyvatelé jiná souhvězdí, pak ale nastoupila éra objevných zaoceánských plaveb a následně i průmyslové revoluce a snadné komunikace na velké vzdálenosti. Astronomové navíc neváhali nacházet mezi hvězdami spojnice stále nové, často z důvodu pochlebování patronovi nebo panovníkovi – a tak se v 19. století v různých mapách oblohy dalo nalézt už okolo stovky různých souhvězdí. Nebylo zkrátka problémem si podle své momentální potřeby jejich podobu flexibilně přizpůsobit. Zároveň však astronomové ve vzájemné korespondenci čile používali souhvězdí k tomu, aby polohu toho či onoho objektu popsali svým kolegům, a tak začala vyvstávat potřeba tyto popisy nějak zjednodušit a podobu souhvězdí sjednotit.
Právě touto otázkou se zabývala i nově vzniklá Mezinárodní astronomická unie. Nakonec byl pověřen zaměstnanec (a pozdější ředitel) Belgické královské observatoře Eugène Delporte, aby navrhl celosvětově jednotné hranice mezi souhvězdími. S úpravami byly tyto hranice schváleny právě na leidenském valném shromáždění v roce 1928.
Od té doby tak existuje souhvězdí Hada, které je mezi ostatními výjimečné tím, že je jako jedno z mála rozděleno do dvou částí: Hlava Hada a Ocas Hada. V této podobě jej znali již astronomové ve starověku, přičemž Eugène Delporte zachoval i souhvězdí Hadonoše, který má držet tohoto hada v rukou. Snad i z důvodu této historické návaznosti dnes v případě Hlavy Hada a Ocasu Hada nehovoříme o dvou asterismech, ale o dvou částech jednoho souhvězdí.
Od toho, jak Eugène Delporte v roce 1928 se souhlasem IAU „rozparceloval“ oblohu, se odvíjí i poloha našeho dnešního cíle – totiž Orlí mlhoviny. Na obrázku níže je vyznačena hranatým rámečkem v dolní části a všimněme si i pravoúhlých čar znázorňujících zmíněné hranice souhvězdí.
Orlí mlhovina: trofej pro vytrvalé
Pokoušíme-li se Orlí mlhovinu najít a nemáme-li s astronomií mnoho zkušeností, vidíme, že lépe bude se při hledání orientovat podle dalších souhvězdí v okolí.
Využijeme svých dosavadních znalostí. Na obloze již dokážeme najít Cassiopeu ve tvaru písmene W, od ní se posunout k Labuti a Lyře a dokonce nám není neznámý ani asterismus Letního trojúhelníku. Umíme si prozatím najít dva jeho vrcholy – hvězdu Deneb na ocase Labutě a hvězdu Vega v Lyře. Třetí, která tvoří „spodní“ vrchol, je hvězda Altair v souhvězdí Orla. O souhvězdí Orla jsme sice prozatím nehovořili, můžeme však Altair (ležící na Orlově hlavě) použít jako dnešní orientační pomůcku. Vidíme, že Orel by měl dávat pozor, aby nenarazil křídlem do Štítu – my proto budeme moudřejší než on a souhvězdí Štítu mineme. Podíváme se raději kousek vedle, tam, kde má Štít pravý spodní roh. Právě tady se nám s trochou trpělivosti podaří v dalekohledu najít otevřenou (a tedy mladou) hvězdokupu NGC 6611 ležící uvnitř Orlí mlhoviny.
Až se nás tedy budou naši známí pokoušet „nachytat na švestkách“ a zeptají se nás, co má Orlí mlhovina společného se souhvězdím Orla, odpovíme správně, že nic. Oslníme je svými znalostmi o Eugènu Delportovi a o tom, jak díky jeho práci patří Orlí mlhovina stejně jako kdysi do souhvězdí Hada, a dodáme, že název Orlí mlhovina pochází až od astrofotografů na konci 19. století. Ty totiž se stále detailnějšími snímky zaujala tmavá oblast v centrální části mlhoviny, která některým z nich připomněla dravce v letu.
Hvězdokupu v této mlhovině uviděl jako první švýcarský astronom Jean-Philippe Loys de Chéseaux někdy v rozmezí let 1745 a 46. Teprve o osmnáct let později přichází Charles Messier, který si do svých poznámek zapisuje: „Téže noci z 3. na 4. dne měsíce června 1764 spatřil jsem hromádku hvězd drobných, obklíčených září slabou, nedaleko od ocasu Hadova. Užil-li jsem toliko malého perspektivu optického, hvězdy tyto jakožto mráček se zdály; avšak k instrumentům dokonalejším přistoupiv, spatřil jsem body hvězdné a vůkol tří závoj světla mlhavého.“ Přidává i co nejpřesnější popis pozice této hvězdokupy na obloze a její úhlové velikosti. Proto dnes víme, že byl prvním, kdo si okolo některých hvězd v této hvězdokupě všiml i (pouhého) náznaku mlhovinového obláčku. Do svého katalogu hvězdokupu zanesl pod číslem 16.
Stejně jako on bychom dopadli i my, kdybychom museli spoléhat pouze na své oči. Má to několik důvodů – prvním je to, že mlhoviny jsou neuvěřitelně řídké. Na slavných snímcích z Hubbleova teleskopu se nám to tak nezdá, ale hustota plynu v mlhovinách se ve skutečnosti nijak dramaticky neliší od okolního vesmírného vakua. Ani viditelné světlo z hvězd se proto v podstatě nemá na čem rozptylovat. Nemluvě o tom, že emisní mlhoviny (jako je právě M 16) září hlavně díky tomu, že jejich plyn pohlcuje světlo ultrafialové (pocházející z hvězd) a pak teprve jej opět vyzáří na velmi specifických vlnových délkách – jenže protože je plyn v mlhovinách tak řídký, lidské oko vzhledem k principu svého fungování nemá čas toto slaboučké a rozptýlené záření hromadit. Na mnoho z těchto vlnových délek navíc lidské oko není v noci citlivé.
Použijeme-li ale fotoaparát, šance na úspěch podstatně vzrostou. Jestliže se spokojíme s méně kvalitním výsledkem než u snímků z Hubbleova či Webbova teleskopu, můžeme se pro začátek uchýlit i k tzv. afokální metodě. Je sice vhodná spíše na jasné objekty Sluneční soustavy a „chytit“ mlhovinu bude vyžadovat trochu trpělivosti a počítačových kouzel, ale uspokojení z naší první vlastnoručně pořízené fotografie vesmíru se nebude podobat žádnému jinému.
Na internetových stránkách prodejců astronomické techniky dokážeme poměrně snadno zakoupit afokální nástavec za okulár. Jedná se o držák, který bude na našem dalekohledu umístěn tam, kam jsme předtím přikládali oko, a ke kterému můžeme připevnit fotoaparát. Bohužel, ty kompaktní nebo zabudované v chytrých telefonech nejsou příliš vhodné kvůli velikým ztrátám světla (musí projít několika vrstvami skla) a šumu způsobenému malým snímačem. Zrcadlovka by byla o poznání lepší, ale pokud jsme pouze majiteli kompaktu, i on v nouzi poslouží. V tom případě však potřebujeme dalekohled o průměru alespoň 15 cm, okulár s co největší ohniskovou vzdáleností a co nejširší pupilou a zoom používat velmi obezřetně, raději vůbec. Nutností je samozřejmě také vypravit se pryč od světel města a fotografii pořizovat pod velmi tmavou oblohou.
Je třeba, aby fotoaparát měl možnost plně manuálního režimu. Bez toho, abychom si sami směli zvolit clonu, délku expozice a ISO (ekvivalent citlivosti filmu), se nám dílo nepodaří. Zadruhé: nutností je možnost manuálního ostření nebo alespoň zámku ostření. A je lépe, pokud fotoaparát umožňuje ukládat snímky ve formátu RAW.
Po upevnění fotoaparátu do nástavce budeme muset chvíli věnovat nalezení správné polohy, ve které jeho objektiv bude přesně proti pupile okuláru dalekohledu. Nenechme se vylekat tím, že fotoaparát bude zabírat kruhovou oblast s obrazem z okuláru a okolo že budou na fotografii černé okraje (tomuto jevu říkáme vinětace a může mít několik příčin, v našem případě je zkrátka pupila okuláru pro objektiv našeho fotoaparátu příliš úzká a aparát zabírá i její okolí). Odpomůžeme tomu poměrně jednoduše tím, že výsledný snímek nakonec ořízneme.
Pak může začít samotné snímání. Zapomeňme rovnou na to, že bychom spoušť fotoaparátu mačkali sami – tím bychom jej roztřásli a pořídit snímek by bylo nemožné. Musíme použít samospoušť s určitou časovou prodlevou. Podle slov vyznavačů afokálního fotografování je dobré nastavit ISO 800 nebo i 1600, dnes už mnoho fotoaparátů dokáže i vyšší (nebojme se tedy zvolit ISO 6400, případně 8000 apod.) Expozici zvolme raději kratší (pod 1 s) a ostřit musíme na nekonečno, popř. alespoň přepnout do režimu „krajina“. Ostření obrazu se dolaďuje především okulárovým výtahem na dalekohledu, nikoli fotoaparátem. Nasnímat musíme mnoho snímků, čím více, tím lépe – klidně i pět nebo šest stovek. Nesmíme opomenout ani několik desítek kalibračních snímků neboli tzv. dark frames, kdy po skončení fotografování ponecháme vše nastavené tak jako předtím a zakryjeme krytkou objektiv. Tyto černé snímky budou v počítači sloužit k potlačení šumu.
Po stažení těchto snímků do počítače nastal čas si je složit. V dřívějších dobách museli astronomové skutečně vyvolané skleněné desky pokládat jednu na druhou a výsledné fotografie vytvářet ve fotokomorách, dnes už tuto práci odvede počítač za nás. Stačí si zdarma stáhnout např. program Sequator.
Jak dosáhnout ještě lepších snímků?
Musíme se smířit s tím, že kompaktní fotoaparát má při snímání objektů vzdáleného vesmíru přeci jen značně omezené možnosti. Pomůže nám, jestliže je náš dalekohled upevněn na ekvatoriální (neboli paralaktické) montáži. K té totiž můžeme za rozumnou cenu pořídit motorizovaný pohon a rázem nám odpadne mnoho starostí. Motorek totiž bude naším dalekohledem pomalu otáčet přesně tou rychlostí, jakou se vlivem rotace Země zdánlivě otáčí obloha. Výhody jsou nasnadě – můžeme najednou použít mnohem delší expozici, třeba i 30 sekund či dokonce dvě minuty. ISO postačí nastavit např. na 800. Na rovinu si však řekněme, že při takových požadavcích na kompaktní fotoaparát by se jeho baterie velmi rychle vybila – už po několika desítkách snímků – a pořídit nový kompakt schopný výkonů popsaných výše už by bylo poměrně nákladné. Možnou cestou by bylo koupit jej z druhé ruky, musíme však dát dobrý pozor například na stav baterie nebo snímače. V praxi tedy dvouminutovou expozici s kompaktním fotoaparátem patrně nevyužijeme. Na druhou stranu, i dvě nebo tři vteřiny jsou lepší než necelá jedna.
Jsme-li majiteli digitální zrcadlovky, máme možnosti ještě širší. Pomocí levného T2 kroužku totiž můžeme okulár z dalekohledu vyndat a místo něj připevnit rovnou fotoaparát. Ten bude náš dalekohled vlastně využívat přímo jako svůj objektiv – a rázem se od afokální metody posouváme k tzv. fotografování v primárním ohnisku. Pak už pro nás dvouminutová expozice nebude nereálná a naše snímky budou na úplně jiné úrovni.
Protože při fotografování vesmíru se vlastně věnujeme „zviditelňování neviditelného“, nestyďme se po složení všech snímků ten výsledný ještě mírně upravit v počítači. Zatvrzelým zastáncům prohlížení vesmíru vlastníma očima se to může na první pohled zdát jako podvod, nemohou se však více mýlit – znovu totiž narážíme na to, jak funguje lidské oko. Náš zrak se vyvinul tak, abychom v přírodě přežili za jasného denního světla stejně jako v noci, proto intenzitu světla nevnímá lineárně, nýbrž logaritmicky. Sedíme-li v naprosté tmě a někdo zapálí svíčku, vnímáme to jako obrovský rozdíl v jasu světla; pokud ale v místnosti hoří sto svíček a někdo k tomu přidá sto první, rozdílu si téměř nevšimneme. Snímač fotoaparátu (naproti tomu) zaznamená přesné množství fotonů, které dopadlo na každý jednotlivý pixel, jenže od objektů vzdáleného vesmíru jich přichází velmi málo a naše oči budou vnímat všechny pixely stejně – jako naprostou tmu. Proto je namístě provést především tzv. roztažení histogramu neboli stretching. Jedná se vlastně pouze o úpravu, která obrazová data transformuje nelineárně přesně pro potřeby našeho oka – nejtmavší oblasti zvýrazní nejvíce a ty nejsvětlejší (např. hvězdy v hvězdokupě) jen velmi málo. Užitečná je také kalibrace barev – program porovná odstíny na našem snímku s online astronomickou databází a provede vyvážení bílé tak, aby barvy na našem snímku co nejpřesněji odpovídaly realitě ve vesmíru.
Dobrý pocit z dobré práce
Pokud budeme trpěliví a neodradí nás prvotní neúspěchy, po nějaké době už budeme moci rodině a přátelům ukázat snímek Orlí mlhoviny tak, jak ji nikdo na světě nedokáže spatřit vlastníma očima.
Nebude možná tak kvalitní jako z elitních kosmických teleskopů NASA, které mohou používat monochromatické (černobílé) kamery a barvy dodávat teprve s pomocí úzkopásmových filtrů propouštějících vždy jen barvu záření konkrétních prvků; kdo by však pohrdl pohledem na snímek podobný např. tomuto?
Ve střední části tohoto obrázku můžeme bezpečně rozeznat tmavou oblast. Jsou to legendární Sloupy stvoření. Jedná se o mračna plynu a prachu, která od jednoho konce ke druhému měří asi 5 světelných let. Jejich charakteristický tvar jim dalo zmíněné ultrafialové záření blízkých hvězd a také elektricky nabité částice z nich uvolňované (tzv. hvězdný vítr, obdoba slunečního větru). Protože se v těchto sloupech nachází obrovské množství mezihvězdné hmoty, vzniká právě zde mnoho nových protohvězd, což také dalo Sloupům stvoření jejich jméno.
Naši čtenáři by nám však patrně neodpustili, kdybychom na závěr článku přeci jen neukázali ten nejslavnější snímek ze všech. Proto neodoláme a zveme Vás k pohledu na Sloupy stvoření v Orlí mlhovině tak, jak je svou vyspělou optikou viděl Hubbleův kosmický teleskop v roce 1995.
Autor článku děkuje Mgr. Petru Horálkovi za odbornou pomoc a konzultaci.
Zdroje:
https://www.astro.cz/fotogalerie/ceska-astrofotografie-mesice.html?id=2942
https://en.wikipedia.org/wiki/IAU_designated_constellations
https://en.wikipedia.org/wiki/International_Astronomical_Union
https://www.constellation-guide.com/eagle-nebula-messier-16
https://earthsky.org/clusters-nebulae-galaxies/the-awesome-beauty-of-m16-the-eagle-nebula/
https://www.cloudynights.com/forums/topic/882798-very-disappointing-eagle-nebula