Trei povești sub cupola telescopului de la Hale Solar Laboratory din Pasadena, California, o scară în spirală ruginită marchează vârful unei groapă de aproape 80 de metri adâncime, ascunsă de o capcană de lemn în podea subsolului. În partea de jos se află o grătare destinată să împartă lumina într-un curcubeu pentru a permite oamenilor de știință să studieze machiajul soarelui. Proprietarii actuali ai clădirii nu îndrăznesc să coboare, descurajați de lipsa de oxigen și de întunericul impenetrabil de mai jos.
Când arhitecții Liz Moule și Stefanos Polyzoides au cumpărat observatorul în 2006, știau că achiziționează o bucată de istorie. Proprietarul inițial, astronomul George Ellery Hale, a înființat cele mai puternice telescoape din lume în prima jumătate a secolului XX, inclusiv la Observatorul Mount Wilson, înalt deasupra Pasadenei. Moule, care conduce o firmă de arhitectură locală cu Polyzoides, consideră Hale drept „cetățean model” pentru influența sa asupra peisajului cultural și arhitecturii civice din Pasadena. Laboratorul solar Hale, cu relieful soarelui, în stil egiptean, aflat peste ușa din față, marea bibliotecă de la primul etaj, cupola telescopului pe acoperiș și groapa neplăcută la subsol, era refugiul privat al lui Hale la doar câteva blocuri la sud de universitatea pe care a ajutat-o să găsească, Institutul de Tehnologie din California.
Capcana către instrumentul de grătare la Laboratorul Solar Hale. (Elizabeth Landau) Moule și Polyzoides habar nu aveau că clădirea, construită în 1924, a venit cu comori astronomice ascunse. Întregul subsol era o mizerie aglomerată de mobilă, hârtii și cutii de gunoi când au achiziționat instalația istorică (împreună cu cea mai modernă casă de stuc din fața ei). „Am crezut că am rămas cu lucruri de care tocmai vom scăpa”, spune Moule.
În subsolul observatorului, Moule și voluntarii de la Mount Wilson - Don Nicholson și Larry Webster - au descoperit sute de plăci fotografice din sticlă din anii 1880 - 1930 stivuite în cutii într-un dulap mare din lemn. Colecția include imagini cu pete solare și proeminențe solare - pâlcuri de plasmă care se desprind din soare - și spectre solare sau serii de linii care reprezintă componente ale luminii, care dezvăluie compoziția chimică a soarelui. Plăcile mai mari înfățișează luna crăpată, tăiată cu ondulări de la dauna apei subsolului. Unele dintre plăci sunt de pe telescoapele lui Hale, în timp ce altele erau în mod clar cadouri de la astronomii îndepărtați.
O imagine a lunii pe o farfurie de sticlă din colecția lui George Ellery Hale, găsită în laboratorul solar Hale. A fost preluat la Lick Observatory și datat la 19 iulie 1891. Marcajele albe provin din deteriorarea apei. (Imagine curtoazie Carnegie Institution for Science / Dan Kohne) Toate au spus, au existat peste 1.100 de farfurii și alte artefacte din colecția privată a lui Hale, ascunse în subsolul Laboratorului Solar, spune Dan Kohne, care a oferit voluntariat cu biroul Pasadena al Observatorilor Carnegie din apropiere pentru inventarierea descoperirii. Polyzoides și Moule au donat plăcile istorice arhivelor Carnegie.
Aceste plăci fotografice reprezintă modul cel mai dureros de care lucrau astronomii, poziționând manual un telescop pe un obiect suficient de mult pentru a-l surprinde pe o placă de sticlă acoperită cu emulsie, apoi dezvoltând placa ca o peliculă într-o cameră întunecată. Prima fotografie daguerreotip a unei stele în afară de soare a fost realizată în 1850 de William Cranch Bond, primul director al Observatorului Harvard College, care a făcut o expunere de 90 de secunde la Vega. În următorii 150 de ani, oamenii de știință au catalogat universul pe aceste plăci de sticlă, cam la fel de groase ca o fereastră.
În timp ce progresele tehnologice în fotografie, ghidarea și calculul telescopului au făcut ca în mare parte să fie obsedate observațiile pe orizont pe baza de plăci, studierea plăcilor de sticlă a fost modul în care astronomii au ajuns la revelații istorice, cum ar fi existența galaxiilor dincolo de Calea Lactee și faptul că însăși țesătura universului este extinzându-se în toate direcțiile.
**********
Plăcile istorice nu sunt doar moaște. Ele reprezintă o înregistrare a cerului în anumite momente din trecut care nu pot fi niciodată revizuite - nici măcar cu cele mai puternice observatorii spațiale. Astăzi, cele mai avansate telescoape ale umanității pot dezvălui obiecte îndepărtate care luminează periodic, se întunecă și se deschid din interior și din vedere. Telescopul spațial Gaia al Agenției Spațiale Europene (ESA), de exemplu, compilează încă cele mai complete hărți stelare. Unele dintre obiectele care trec prin schimbări chiar acum ar fi putut varia și la sfârșitul secolului al XIX-lea și la începutul secolului XX până la mijlocul secolului XX și s-ar putea să fi fost capturate pe plăci de telescop de sticlă.
Pe măsură ce astronomii încearcă să spună povești mai complete despre cum evoluează obiectele cerești în timp, aceste plăci vechi prăfuite se pot dovedi cu atât mai relevante.
„Nu suntem călători în timp, nu?” Spune Michael Castelaz, profesor asociat de fizică la Brevard College din Carolina de Nord. "Deci cum te întorci vreodată în timp pentru a investiga cerul nopții, cu excepția datelor pe care le avem deja?"
Annie J. Cannon a fost curatorul fotografiilor de la Harvard College Observatory, însărcinat cu grija a aproximativ 300.000 de plăci fotografice de stele realizate de astronomii Harvard. (Bettmann / Getty Images) După unele estimări, există mai mult de 2 milioane de plăci de sticlă realizate de astronomi profesioniști doar în SUA. Rene Hudec, de la Academia de Științe a Republicii Cehe din Ondrejov, este probabil peste 10 milioane, inclusiv multe dintre cele care se pot ascunde în locuri neașteptate. Deși există o bază de date online de peste 2, 5 milioane de plăci din peste 570 de arhive, nu există o listă cu adevărat cuprinzătoare. După ce a vizitat el însuși peste 70 de arhive de plăci, Hudec raportează că unele depozite sunt bine păstrate și catalogate, dar altele sunt o „experiență tristă”, cu finanțare mică și nimeni care să le gestioneze.
Harvard, care se gândește să găzduiască cea mai mare colecție din lume, are aproximativ 550.000 de plăci, inclusiv imagini analizate odată de lumini precum Henrietta Swann Leavitt și Annie Jump Cannon. După cum cronică Dava Sobel în Universul de sticlă: modul în care doamnele Observatorului de la Harvard au luat măsura stelelor, femeile „computere” precum Leavitt și Cannon nu numai că au clasificat și catalogat mii de stele din plăcile telescopului, dar au făcut descoperiri descoperitoare care informează viziunea noastră despre cosmos astăzi. Edward Pickering, directorul observatorului care a angajat aceste femei, a scris în 1890: „În multe scopuri, fotografiile iau locul stelelor în sine, iar descoperirile sunt verificate și erorile corectate de lumina zilei cu o lupa în loc de noapte cu un telescop .“
Colecția lui Hale de la subsolul Laboratorului Solar s-a alăturat a peste 200.000 de plăci găzduite de Observatorii Carnegie, inclusiv placa „VAR!” Din 1923, care l-a convins pe Edwin Hubble că Andromeda este o galaxie separată de Calea Lactee. Telescopul Yerkes de 40 inci, Mount Wilson de 60 inci, Mount Wilson de 100 inch și Palomar de 200 inch, toate proiectele lui Hale, s-au transformat fiecare bucurându-se de titlul de „cel mai mare telescop din lume.” Rezultatele lor sunt stocate în sertarele din spatele unei uși scurte de boltă neagră în subsolul clădirii de birouri principale a Observatorilor Carnegie din Pasadena.
În noaptea de 5 spre 6 octombrie 1923, astronomul Carnegie, Edwin Hubble, a luat o placă din galaxia Andromeda (Messier 31) cu telescopul Hooker de 100 inci din Observatorul Mount Wilson. "N" de pe placa care a fost traversată și înlocuită cu "VAR!" indică faptul că Hubble a crezut inițial că un obiect este o nova, dar apoi și-a dat seama că era, de fapt, o stea variabilă Cepheid. Hubble a putut folosi steaua variabilă pentru a calcula distanța până la Andromeda, dezvăluind fără îndoială că era de fapt o galaxie separată de a noastră. (Observatorii Carnegie, Instituția Carnegie pentru Știință) Mai departe, Institutul de Cercetări Astronomice din Carolina de Nord (PARI) are aproximativ 350.000 de articole, inclusiv plăci, precum și filme și alte date. Aceste plăci de telescop provin în mare parte din Statele Unite și Canada, de la universități și alte instituții care nu aveau loc pentru colecțiile lor, precum și cele descoperite accidental în „14 saci cu gazon și frunze” din garajul cuiva, spune Castelaz, care a fost anterior directorul științific al PARI. „Aș putea locui în acea boltă a plăcii. Este atât de interesant. ”
În 2015, Holger Peterson s-a împiedicat de cutii care conțin aproximativ 300 de farfurii când a mers la subsol pentru a face ceai la Institutul Niels Bohr din Copenhaga. Unele dintre artefacte au fost clar identificabile: o expunere din 1950 de la Telescopul Palomar Samuel Oschin care arăta un număr mare de galaxii și o placă de copiere din expediția din 1919 a eclipsei solare în Sobral, Brazilia, care a ajutat la confirmarea teoriei lui Einstein a relativității generale. (Einstein a prezis că gravitația soarelui ar trebui să îndoaie țesătura spațiului din jurul său, astfel încât pozițiile stelelor de fundal s-ar schimba din perspectiva noastră atunci când luna blochează soarele în timpul unei eclipse solare totale. Măsurile pe plăcile de sticlă au fost folosite pentru a confirma acest lucru.) Dar pentru multe plăci din această colecție, aflată acum la Universitatea Copenhaga, detaliile expunerilor s-au pierdut, spune Peterson într-un e-mail.
Tot în Europa, Arhivele plăcilor fotografice pentru UTILIZARE Astronomică (APLICARE) cuprinde în prezent aproximativ 85.000 de plăci de la cinci institute din Germania și Estonia. Punctele de reper sunt plăcile de la Ejnar Hertzsprung, care au ajutat să arate relația dintre temperatura stelară și luminozitatea intrinsecă, și Karl Schwarzschild, care a contribuit la elaborarea descrierilor matematice ale găurilor negre.
O placă fotografică din sticlă a galaxiei Andromeda, luată la Observatorul Karl Schwarzschild în 1965. (Jay Bennett) În Argentina, arhiva de plăci de la Observatorul Cordoba găzduiește unele dintre primele fotografii cu stele din emisfera sudică cu aproximativ 20.000 de fotografii și spectre pe plăci care datează din 1893 până în 1983. Situațiile de plăci din Asia și Africa nu au fost la fel de aprofundate. Hudec a vizitat diverse locații din China cu plăci și estimează că aproximativ 40.000 au fost colectate și digitalizate. El spune că Observatorul Bosscha din Indonezia are aproximativ 20.000 de farfurii. Aproximativ 19.000 de plăci luate la telescopul Schmidt din Marea Britanie din Australia sunt depozitate la Edinburgh, Scoția, spune David Malin, un om de știință fotografic la Observatorul Anglo-Australian. Telescopul anglo-australian din Siding Spring păstrează sub 3000 de plăci care au fost luate acolo, în timp ce alte plăci rămân probabil cu observatori care nu le-au predat niciodată colecțiilor de observatori.
**********
La începutul anilor 1990, astronomii profesioniști au abandonat practica de a captura imagini cerești pe sticlă în favoarea folosirii unor metode digitale care sunt atât mai rapide, cât și pentru o analiză de calcul mai sofisticată. Invenția dispozitivelor de cuplare încărcate (CCD), care activează și camere de telefoane inteligente, a revoluționat observațiile astronomice. Tehnici la fel de simple precum „mărirea digitală” și creșterea contrastului pe un computer sunt instrumente puternice pentru studierea obiectelor îndepărtate și slabe.
Însă înregistrările istorice ale cerului au multiple straturi de valoare. Ca o chestiune de conservare culturală, plăcile telescopului încapsulează procesul prin care cunoștințele au fost dobândite odată și reprezintă starea științei atunci când au fost utilizate. Timp de aproximativ 150 de ani, dar nu mai mult, datele astronomice au fost înregistrate pe sticlă.
„Cunoașterea precursorilor este, în multe privințe, ceva care informează chiar cum facem astronomia acum, așa că nu ar trebui să uităm”, spune Harry Enke, de la Institutul Leibniz pentru Astrofizica din Potsdam din Germania, unul dintre liderii colaborării APLAUSE.
O imprimare fotografică a bromurii a lucrătorilor în timpul construcției telescopului reflectorizant Hooker de 100 inci de la Mount Wilson, California. Observatorul a fost fondat în 1904 de astronomul George Ellery Hale, iar telescopul de 100 inci a fost instalat la observator în 1917. Telescopul Hooker a fost cel mai mare telescop din lume când a fost construit și a rămas așa până în 1948. (Science & Library Picture Society / Getty Images) Astronomii pot folosi chiar și înregistrări istorice pentru a face descoperiri astăzi. În timp ce multe procese cosmice au nevoie de miliarde de ani pentru a evolua, obiectele „tranzitorii” din cer, cum ar fi stelele care explodează numite supernove, se schimbă semnificativ pe perioade de la săptămâni la ani. Stelele variabile strălucesc și se întunecă periodic, iar plăcile pot fi utilizate pentru a determina dacă acea perioadă este constantă sau nu. În 2016, un astronom chiar a folosit arhiva Carnegie pentru a evidenția dovezile pentru exoplanetele dintr-un spectru stelar din 1917, o placă realizată cu aproximativ 75 de ani înainte ca cineva să descopere planetele dincolo de sistemul nostru solar.
„Cerul nostru se mișcă foarte încet pentru sentimentele noastre umane de timp”, spune Enke. „Astronomia modernă și instrumentele moderne cu CCD și așa mai departe, aceasta are abia 40 de ani. Dacă puteți adăuga încă o sută de ani la asta, este minunat. ”
Studiul găurilor negre este unul dintre motivele pentru care Jonathan Grindlay de la Harvard s-a interesat de digitalizarea plăcilor vechi. Este investigatorul principal al unui efort masiv de digitalizare a plăcilor numit DASCH, Accesul digital la un Sky Century @ Harvard.
Astronomul Walter Sydney Adams la intrarea în laboratorul solar Hale în 1946. (Foto de Edison Hoge / Curtoazie a Instituției Carnegie pentru Colecția de Științe la Huntington Library, San Marino, California) Atunci când o stea asemănătoare soarelui și o gaură neagră „masă stelară” - de obicei de șapte ori mai mare decât masa soarelui - orbitează un centru comun de gravitație, steaua oferă un flux constant de materie ruptă de gaura neagră. Dar în loc să cadă direct în gaura neagră, materialul se îngrămădește mai întâi într-un disc de acreție în jurul găurii negre. După aproximativ 30 până la 60 de ani, discul devine instabil și gaura neagră devorează o parte din materialul acumulat, rezultând într-o izbucnire foarte strălucitoare în lumina optică și cu raze X. DASCH oferă prima înregistrare a cerului din mai mult de un secol din aceste raze izbucniri, permițând oamenilor de știință să măsoare cât timp sunt vizibile și câte sclipiri apar pe cer.
**********
În lume există multe mai multe plăci telescopice decât există versiuni digitale, iar suportul financiar pentru digitalizare și catalogare detaliată este limitat. Un grup de astronomi cehi conduși de Hudec a vizitat Carnegie, PARI, Yerkes, Lick, Muntele Palomar și alte nouă locații importante din SUA, din 2008 până în 2012, pentru a pune în valoare ofertele de plăci istorice. Au descoperit că unele arhive nu au fost depozitate în mod corespunzător sau chiar plăci deteriorate. Ei au testat un dispozitiv de scanare transportabil și recomandă instituțiilor să le scaneze și să le catalogheze comorile. Până în prezent, grupul lui Hudec a creat aproximativ 50.000 de scanări de plăci în întreaga lume.
O colecție de plăci de sticlă din 1909 până în 1922 surprinde luna în diferite faze. (Institutul Niels Bohr, Universitatea din Copenhaga) DASCH a reușit să digitalizeze aproximativ 350.000 de plăci Harvard, care pot fi căutate online și intenționează să ajungă la 450.000 de fotografii până în octombrie 2020. Ultimele 100.000 de plăci sunt spectre stelare care, deși sunt interesante, nu sunt scanate deoarece numai imaginile directe pot prezenta schimbări vizuale de luminozitate în timp. Întregul proces de curățare și scanare este „ca un balet coregrafiat”, spune Grindlay. În Europa, APPLAUSE își digitalizează și plăcile, inspirându-se de la DASCH în unele dintre metodele sale, dar utilizează scanere comerciale în loc de dispozitive personalizate.
Întreprinderea de digitalizare a stârnit controverse când unii istorici s-au aruncat la ideea că marcajele originale pe plăci vor fi curățate în procesul de scanare, spune Grindlay. Dintr-o perspectivă, dacă un astronom din trecut ar atrage un cerc în jurul unui obiect de interes, curățarea plăcii ar putea dezvălui mai multe stele ascunse în spatele curbei. Însă marcajele sunt și un record al procesului științific. Un studiu din 2016 susținut de DASCH a constatat că mulți astronomi și istorici apreciază de asemenea adnotările pe plăci și copertele lor, dar consideră, de asemenea, că fotografierea sau scanarea acestor marcaje înainte de curățarea lor este suficientă pentru conservare, cu excepția cazului în care placa este deosebit de importantă în istoria astronomiei. . DASCH urmează acest protocol, fotografiind toate marcajele originale, inclusiv pe capacul „jachetei” plăcii, înainte de curățare. Adnotările originale sunt salvate pe cele mai valoroase plăci, cum ar fi cele făcute de Henrietta Swan Leavitt, „în raport cu istoricii”, spune Grindlay.
Chiar și arhivarii pasionați precum Grindlay sunt de acord că, odată ce o placă este scanată și catalogată corespunzător, nu se mai poate învăța nimic din obiectul fizic care nu poate fi obținut dintr-o copie digitală de înaltă rezoluție și o fotografie cu adnotările. Cu toate acestea, spune Grindlay, „plăcile originale sunt recordul final și trebuie păstrate pe deplin, așa cum au fost la Observatorul Harvard College.”
Cupola telescopului este instalată pe laboratorul solar Hale în această fotografie din 18 noiembrie 1924. (Imagine cu amintire a Observatorilor Carnegie Institution for Science Collection din Huntington Library, San Marino, California) Pentru Kohne, plăcile sunt asemănătoare cu operele de artă. O mare parte din arhivele din biroul Carnegie Observatories din Pasadena, inclusiv lotul de la subsolul cuplului arhitect, reprezintă „studiourile” lui Hale, modul în care o pictură realizată în atelierul lui Rafael de către un alt artist ar fi creditată în studioul celebrului pictor. Pe lângă faptul că sunt oameni de știință, 20 de operatori de telescop au fost meșteri calificați.
„Captează razele de lumină care călătoresc de mii și milioane de ani-lumină și îl pun pe negativ expus exact, ” spune Kohne. „În istoria fotografiei, ar trebui să fie acolo într-un fel.”
**********
Telescopul de laborator solar al lui Hale din Pasadena nu va rămâne latent. Un echipaj voluntar Mount Wilson lucrează la aluminizarea oglinzilor, astfel încât telescopul poate proiecta clar soarele pe o zonă de vizionare a subsolului. Ei intenționează să-i învețe pe studenții locali să folosească telescopul pentru observarea solară. În cele din urmă, Moule speră ca echipa să obțină grătarul de difracție din partea de jos a gropii funcționând din nou sau să instaleze una nouă, permițând unei noi generații să examineze compoziția soarelui așa cum a făcut Hale.
Într-o zi însorită din sudul Californiei, în martie, voluntarul Muntelui Wilson, Ken Evans, a deschis cupola pentru a lucra la restaurarea sa. Evans, Kohne și Moule au vorbit cu entuziasm despre vizionarea apusurilor de soare prin telescop și poate să aibă parte de o petrecere a solstițiului de vară, dacă oglinzile sunt gata la timp. Când Evans, un inginer pensionat, a rotit fanta domului pentru a se confrunta cu Muntele Wilson, grupul a lamentat că un copac a blocat vederea celorlalte temple ale astronomiei aflate la distanță.
Biblioteca de la laboratorul solar Hale. (Liz Moule / Stefanos Polyzoides) Moule și Polyzoides au donat jurnalele lui Hale, descoperite și în subsol, lui Caltech. Mașina de scris și biroul lui Hale rămân la primul etaj în biblioteca însorită, elegantă, visul unei cărți, cu un basorelief în stil egiptean al unei figuri care ține un arc pe un car. Vechii egipteni l-au interesat probabil pe Hale pentru că s-au închinat la soare, spune Moule. Există chiar și o cutie în subsol adresată lui cu un alt relief în interior - următorul mister de Hale pe care Moule intenționează să-l rezolve. Ea descrie rolul său la Laboratorul Solar Hale ca „deținător al farului”.
„Din păcate, astronomia solară a trecut prin tehnologia acelei clădiri, deci nu este ceva obișnuit, în modul în care o mulțime de faruri nu sunt utilizate pentru ceea ce au fost destinate inițial pentru niciunul”, spune Moule. „Dar este un monument important și sunt îngrijitor.”
Acest far special protejează un telescop care a folosit cândva un instrument cufundat aproape 80 de metri în întuneric pentru a împărți lumina soarelui de 93 de milioane de mile distanță. Și datorită voluntarilor Muntelui Wilson, soarele ar putea curând să curgă din nou prin farul cosmic.
Liz Moule și Dan Kohne în cupola telescopului la Laboratorul Hale Solar pe 27 martie 2019. (Elizabeth Landau)
