Następny krok, postawiony w Gdańsku, jeszcze przed wojną, służył badaniom atmosfer innych gwiazd.

Zaczęło się od odkrycia w 1924 roku, zaćmień w  gwieździe zeta Aurigae. Popularne Kożlęcie z gwiazdozbioru Woźnicy, było już znane, jako układ  złożony z dwóch, skrajnie różnych gwiazd. Gdański, słoneczny spektroskop był za słaby, więc szkolne obserwatorium, skupiło się na pomiarach zmian jasności, z użyciem astrokamery. Podobnie jak w pionierskich latach badań słonecznej atmosfery,  tak w przypadku zeta Aurigae, z nadzieją wyczekiwano w Gdańsku, kolejnego zaćmienia.

 

Już na przełomie wieków, rozszczepiano światło zeta Aurigae, za pomocą pryzmatu. Widoczna gołym okiem, jasna gwiazda była łatwym celem, dla spektroskopów gwiazdowych. Otrzymywano tęczę, wybrakowaną zestawem ciemnych linii, które powstają w niższych warstwach atmosfery gwiazdy. Znikają wybrane kolory z tęczowej palety, bo część światła z gorącej i gęstej powierzchni, jest pochłaniana przez rozrzedzony gaz, unoszący się między nią, a obserwatorem. Atmosfera gwiazdy też świeci, ale dużo słabiej niż powierzchnia, stąd przewaga absorpcji i w efekcie, ciemne linie na kolorowym tle.

Rozszczepione światło zeta Auriage z opisem najmocniejszych linii.

 

Tylko duże rozmiary Słońca na niebie, pozwalały na niezależne od powierzchni, szczegółowe obserwacje słonecznej atmosfery.  Każda inna gwiazda, jest tak odległa, że nawet w polu widzenia teleskopu, wygląda jak punkt. Nie da się za pomocą szczeliny spektroskopu, oddzielić jej  atmosfery od powierzchni, więc gwiazdowe linie będą ciemne. Z ich natężenia, wyznaczano tylko, uśrednioną po całej tarczy, temperaturę i gęstość warstwy, wokół "punktowego" źródła światła. Wówczas, na tle tęczy zeta Aurigae, wyodrębniono dwie grupy linii, reprezentujące, dwie, skrajnie różne gwiazdy. Jasny punkt z Woźnicy, okazał się bardzo nietypowym układem podwójnym. Zidentyfikowano rozdętego, chłodnego składnika układu, który kilkadziesiąt razy przewyższał rozmiarami, swojego dużo gorętszego i zwartego towarzysza. Mimo wyraźnych róźnic, obie gwiazdy świeciły podobnym blaskiem. Do czasu, aż natrafiono na zaćmienie i przy okazji, uzyskano naturalny zamiennik na szczelinę.

 

Wizja artystyczna układu zeta Aurigae. Źródło

 

W 1924 roku, nieoczekiwanie zniknęły linie, odpowiadające mniejszemu składnikowi. Było pewne, że gwiazda schowała się, za swoim rozdętym towarzyszem. Zaćmienia powtarzały się co około 3 lata, jednak przebieg, towarzyszacych im, zmian jasności, poznano dopiero w 1932 roku. Pierwotnym celem, systematycznych pomiarów, było dokładne wyznaczenie orbity układu. Najważniejsza część krzywej blasku, przypadała na zaćmienie częściowe, gdy jedna gwiazda znika za drugą. Towarzyszący temu, spadek jasności jest bardzo szybki - trwa tylko dobę. Po około 40 dniach zaćmienia całkowitego, gdy jasność jest stała, następuje równie szybki, wzrost jasności. Mamy więc dwa dni, w ciągu trzech lat, na zebranie najbardziej wartościowego materiału. Trzeba jeszcze wziąć pod uwagę, że nikt nie obserwuje przez całą dobę. Stąd szanse na uzyskanie dobrego wyniku, przez jednego obserwatora, są niewielkie. Dopiero współpraca wielu obserwatoriów, rozrzuconych jak najdalej od siebie, przyniesie zadowalający rezultat. Swoją cegiełkę, dołożyło tu, obserwatorium przy szkole śś. Piotra i Pawła w  Gdańsku. W 1934 roku wzrosło znaczenie placówki przy Hansaplatz. Senat Wolnego Miasta Gdańska, podjął uchwałę, o przemianowaniu go na obserwatorium miejskie. W tym samym roku, miało miejsce, bardzo ważne dla astronomii, zaćmienie zeta Aurigae.

 

Zbliżając się do zaćmienia, mniejszy składnik prześwieca przez kolejne warstwy atmosfery swojego towarzysza. Żródło: Urania 1/1937

 

Był to pierwszy w historii przypadek, gdy osłabienie światła gwiazdy zaobserwowano, jeszcze przed samym zaćmieniem. Ze względu na dysproporcję rozmiarów obu sładników, gorąca gwiazda przypominała bardziej planetę. Dryfowała, przez pewien czas, za kolejnymi warstwami zadymionej atmosfery olbrzyma. Jej wyblakłe światło, niosło informację o absorbującym ośrodku, do chwili, aż zniknęła za krawędzią towarzysza.  Już kilkanaście dni przed zaćmieniem, systematycznie rosła absorpcja w charakterystycznych dla zeta Aurigae liniach. Jednocześnie na tle jej tęczy pojawiały się nowe, ciemne i wąskie struktury. Szczególną uwagę zwróciły linie zjonizowanego wapnia i magnezu, do tej pory kojarzone głownie z chromosferą, cienką warstwą, wchodzącą w skład atmosfery naszego Słońca. Okazało się wówczas, że chromosfera może być też składową atmosfer innych gwiazd, nawet tak skrajnie różnych od Słońca, jak rozdęty i chłodny składnik zeta Aurigae. Dzięki zmianom w liniach, wyznaczono wysokość kolejnych warstw atmosfery odległego olbrzyma, aby następnie porównać je z analogicznymi strukturami w atmosferze Słońca.  Porównanie było tym lepsze, im dokładniej znano rozmiar samej gwiazdy oraz orbitę układu. Stąd znaczenie pomiarów zmian jasności na początku i końcu zaćmienia, wzrosło jeszcze bardziej. 

 

Barwiony fragment ryciny z najokazalszego barokowego atlasu nieba "Firmamentum Sobiescianum" Jana Heweliusza (1683). Wobrażenie Wożnicy z kozą i koźlętami, to dzieło Andrzeja Stecha, kolejnego gdańszczanina, rysownika i bliskiego współpracownika Heweliusza. Zeta Aurigae to koźlątko po lewej stronie.

 

Spodziewany spadek jasności był w granicach możliwości ludzkiego oka. Rozciągał się jednak na długie godziny, gdy gwiazda zdąrzyła pokonać sporą drogę po niebie. Zeta Aurigae jest dla Gdańska szczególną gwiazdą okołobiegunową. Osiąga tutaj prawie wszystkie możliwe wysokości, zahaczając w ciągu doby o okolice zenitu i horyzontu. Zaćmienie z 1937 roku, wypadło akurat w kwietniu i maju, kiedy  świeciła wieczorami, nisko nad zachodnim horyzontem. Z każdym dniem traciła na wysokości, więc jej światło słabło, mając do pokonania coraz dłuższą drogę, nie tylko przez atmosferę odległego olbrzyma, lecz również naszą. W tych warunkach, równie ważne były obserwacje sąsiednich gwiazd, o porównywalnym blasku. Te z nich, które zmieniały jasność tylko z powodu utraty wysokości, porównywano z zeta Aurigae. Pozwoliło to wyrugować z jej obserwacji, wpływ ziemskiej atmosfery.  Problemów byłoby zapewne więcej, gdyby nie wysoko wyniesiona kopuła obserwatorium, górująca nad okolicą szkoły śś. Piotra i Pawła.

 

Widok z dziedzińca Szkoły śś. Piotra i Pawła w Gdańsku na wieżę obserwatorium z kopułą teleskopu. Z archiwum Lucjana Newelskiego, digitalizacja: Edyta Pilska. Dwudziestolecie międzywojenne.

 

Nauczyciel szkoły i astronom, Konrad Liebermann, zdecydował o użyciu astrokamery o szerokim polu widzenia, aby jednocześnie fotografować zeta Aurigae i jej gwiazdy porównania.  Na szklanych kliszach marki Agfa-Astro uwieczniał spory fragment nieba, obejmujący oprócz Wożnicy, również gwiazdy sąsiedniego Perseusza. Kamera z podwójnym obiektywem Voigtlandera o średnicy 60mm i ogniskowej 230mm, była przymocowana do tubusa lunety Sendtnera. Łącznie wykonała 15 zdjęć, a czasy naświetlania  wynosiły od 6 do 20 minut. Luneta Sendtnera, ówcześnie najlepszy teleskop w Gdańsku, zapewniał dobre prowadzenie za niebem. Jednak, ze względu na istotne zniekształcenia obrazu, aż połowa zdjęć nie nadawała się do wykorzystania. Metoda wyznaczania jasności z klisz wymagała, aby obrazy gwiazd, były idealnie symetryczne, względem środka pola.  Negatywy spełniające ten warunek, wysłano do Rolfa Mullera z obserwatorium astrofizycznego w Poczdamie, dysponującego nowoczesną aparaturą do   fotometrowania klisz.  Tam, w warunkach laboratoryjnych, przepuszczano sztuczne światło, przez fragmenty szklanych płytek. Fotometr fotoelektryczny mierzył osłabienie światła, przechodzącego przez ciemny obraz gwiazdy. Tylko strumień o odpowiedniej energii, wybijał elektrony z katody fotometru, wzbudzając prąd elektryczny. Stąd stopień zaczernienia kliszy, a następnie jasność gwiazdy, wyznaczano w oparciu o wskazania galwanometru.

 

Luneta Sendtnera i wyposażenie dodatkowe: dwie astrokamery (z lewej) i lunetka pomocnicza. Z archiwum Lucjana Newelskiego, digitalizacja: Edyta Pilska. Dwudziestolecie międzywojenne.

 

Z analizy zdjęć wynikało, że zeta Aurigae, najmocniej przygasła w okolicach 21 kwietnia, gdy zaćmienie chromosferyczne, przeszło w całkowite. Niestety, tej najważniejszej od trzech lat nocy, rozpętała się nad Gdańskiem ulewa, więc samego momentu wejścia w zaćmienie nie uchwycono. Kolejne dni potwierdziły tylko, że zeta Aurigae szybko osiągnęła minimum jasności. Liebermann nie czekał na koniec zaćmienia, bo wysokość gwiazdy nie pozwoliłaby na dokładny pomiar. Stąd jeszcze tylko dwa punkty na krzywej blasku z przełomu kwietnia i maja i temat obserwacji zeta Aurigae został zamknięty. Współpraca obserwatoriów w Gdańsku i Poczdamie zaowocowała wspólną publikacją w Astronomische Nachrichten. Nie wiadomo, czy w planowano kontynuację badań. Następne zaćmienie (1939) wypadło kilka miesięcy po wybuchu wojny, kolejne (1942) podczas intensywnego bombardowania Gdańska. Po wojnie, obserwatorium przestało istnieć. Mimo, że wieża ocalała, to ostatecznie zdemontowano kopułę. Luneta Sendtnera trafiła na krótko do Krakowa, a potem do odbudowywanej Warszawy. Sprzęt fotograficzny obserwatorium, przetrwał tylko na  przedwojennych zdjęciach, udostępnianych tutaj dzięki uprzejmości Lucjana Newelskiego i Edyty Pilskiej z Polskiego Towarzystwa Miłośników Astronomii.  Luneta Sendtnera znajduje się obecnie w Parku Astronomicznym Muzeum Mikołaja Kopernika we Fromborku.

 

Astrokamera przy lunecie Sendtnera. Wzornictwo, rozmiar  i kolory odpowiadają kamerze Zeiss 60mm. Jeden egzemplarz rzeczywiście był własnością gdańskiego obserwatorium (Stroobant, 1931).  Z archiwum Lucjana Newelskiego, digitalizacja: Edyta Pilska. Dwudziestolecie międzywojenne.