האמת נחשפת בחשיפה ארוכה

מה מצולם בתמונה זו, וכיצד היא צולמה?

תמונה זו צולמה בטכניקה הנקראת חשיפה ארוכה. הרעיון הוא לפתוח את תריס המצלמה, (המקביל בתפקודו לעפעפיים של העין) לפרק זמן ארוך יחסית וכך לתעד את תנועתם של גופים הנעים מול העדשה כ'מריחות' אור (על גלגל המצבים של המצלמה, אופציה זו תסומן לרוב ב-Tv). באור יום מלא, חשיפה ארוכה מידי תביא לתמונה 'שרופה' (לבנה) ועל כן תמונות מוצלחות בשיטת צילום זאת מושגות בעיקר בחשיכה: ברקים, מכוניות, זיקוקים ועוד או בחשיפה קצרה באור יום התואמת פרק זמן של פעולה מהירה.

בתמונה העמידו את המצלמה על חצובה ואיפשרו לחיישן הדיגיטלי CCD (שהחליף את סרט הצילום) להיחשף לפרק זמן ארוך במיוחד, ואז - בשל סיבוב כדור הארץ על צירו - התקבלה מריחה נאה של כוכבי השבת במעגלים קוצנטריים. מהו הכוכב שבאמצע? כמובן, כוכב הצפון, פולאריס, הממוקם בהמשך לציר הסיבוב של כדור הארץ ולכן מטביע את אורו בנקודה אחת בלבד.

אגב, בעזרת גיאומטריה פשוטה ניתן לגלות מהתמונה מה זמן החשיפה. כיצד? עבור מריחה כלשהיא באורך L, מודדים את המרחק ממרכזה לכוכב הצפון ואז מחלקים את L בהיקף המעגל (2 כפול פי כפול L ) המייצג יממה שלמה. אם נכפול את היחס שהתקבל ב-24 נקבל בקירוב טוב את זמן החשיפה בשעות.

את הרעיון הבסיסי הזה לקחו האסטרונומים של טלסקופ החלל Hubble על מנת להפיק תצלום שהביא למהפכה בהבנתנו את מימדיו העצומים של היקום. בפשטות המאפיינת רעיונות גאוניים בחרו המדענים גזרה קטנה בשמיים שבה אין כוכבים כלל וכיוונו את טלסקופ החלל לצלם תמונה בחשיפה של 10 יממות שלמות. היות שהטלסקופ נע כלווין סביב כדור הארץ, יש לבצע את הצילום למקוטעין אבל זה רק עניין טכני. גם אם קיימים כוכבים מרוחקים בגזרת הרקיע האפלה, הרי שהאור המגיע מהם הינו קלוש מדי מכדי להיקלט בצפייה ישירה. במקרה זה יש לאסוף אותו טיפין טיפין עד שתתקבל תמונה מלאה. הדבר מזכיר דלי שאוסף מים מתקרה מטפטפת בקצב של טיפה לשעה. עם קצת סבלנות, גם הדלי יתמלא!

ואכן הסבלנות השתלמה. זו התמונה המדהימה שהתקבלה:

כל כתם אור המופיע בתמונה אינו מייצג כוכב אחד אלא גלקסיה שלמה שבה עשרות מיליארדים של שמשות! האור שיצא מאינספור הגלקסיות הללו עשה את דרכו במשך מיליוני עד מיליאדי שנים בחלל האפל עד שסיים את מסעו העצום בחיישנים האלקטרונים של האבל. תמונה זו, ותמונות דומות שהופקו ממקטעים אפלים אחרים, ממחישות את גודלו הבלתי נתפס של היקום. לאן שלא תפנו את מבטכם לחלל ותמשיכו אותו במסע דימיוני למרחק של מיליארדי שנות אור, שם תימצאנה בתום מסע ארוך מאוד אלפי גלקסיות שכל אחת מהן כמוה כשביל החלב שלנו מכילה מיליארדים רבים של שמשות!

אבל זה עוד לא הכל. בהסתמך על חישובים אסטרונומיים, הצליחו המדענים לבנות מודל תלת מימדי מתוך הנתונים שבתמונה, ולייצר סרטון של תנועה לתוך מרחבי החלל העמוק והמרוחק כל כך. עד כמה עצום הוא היקום אפשר להתרשם מהסרטונים:

איך עשו את זה?