Využití absorpčních filtrů pro pozorování (nejen) deep sky objektů

 

            Vizuální pozorování mlhovin, galaxií a hvězdokup zajímá velké procento astronomů amatérů nehledě na obtíže spjaté zejména s  malým kontrastem těchto objektů. Např. jas mlhovin obvykle jen nepatrně převyšuje jas nebe v bezměsíčné noci. Možnost pozorování se velmi rychle zhoršuje zejména v podmínkách světelného znečištění. Pro úspěšné pozorování deep sky objektů (jak se někdy označují) je proto vhodné zvětšit jejich kontrast oproti pozadí nebe. K tomu jsou v astronomické praxi využívány speciální filtry.

            Pro pochopení principu jejich činnosti je nutné nejprve srovnat spektra typických deep sky objektů a září nočního nebe. Spektrum vyzařování nočního nebe (obrázek dole) se skládá ze slabého spojitého záření které na některých vlnových délkách prudce narůstá. Můžeme rozlišit 2 druhy těchto nárůstů. Na určitých vlnových délkách dochází ke zvýšení záření nezávisle na místě pozorování. Jejich zdroj je přirozený, velmi často ve vrchních vrstvách atmosféry (patří sem např. čáry vyzařování ionizovaného kyslíku a sodíku). Druhým „vkladem“ je příspěvek od umělých zdrojů – převážně nočního osvětlení (příkladem  může být emisní čára rtuti a sodíku používaných ve výbojkách městského osvětlení).

Spektrum vyzařování deep sky objektů je rovněž značně rozdílné. Spektrum vyzařování galaxií je přibližně rovnoměrně rozprostřeno v celém pozorovaném spektru, neboť jejich světlo je složeno ze záření tisíců hvězd, ze kterých se skládají. Podobnou charakteristiku mají i hvězdokupy a prachové reflexní mlhoviny, které pouze světlo odráží. Zcela jiný charakter má spektrum plynných mlhovin (difúzních a planetárních).  Tyto objekty svítí na vrub emise vybuzené blízkými hvězdami. S ohledem na to, že převážná část těchto mlhovin je složena z vodíku, kyslíku a dusíku, je většina emitovaného záření vyzářena na vlnových délkách těchto prvků.  To samé lze zhruba říci i o spektru plynných chvostů komet. 

Na štěstí nejjasnější emisní čáry ve spektrech plynných mlhovin a komet leží mimo maxima vlastního záření nočního nebe. Proto je lze speciálními filtry separovat. Tyto filtry musí mít poměrně úzká pásma propustnosti, aby ostře oddělily užitečné záření objektů od pozadí. Tyto filtry produkuje celá řada firem (např. u našich prodejců lze snadno sehnat produkty LUMICON, CELESTRON, a další). Konstrukčně jsou obvykle řešeny jako interferenční filtry s dielektrickými vícenásobnými vrstvami. Díky této poměrně složité konstrukci propouští záření ve spektrálním oboru (480-500) nm a malý úsek v oblasti kolem 650 nm. Bohužel jsou tyto filtry i poměrně drahé.

 

Obr. 1: Spektrum propustnosti filtrů (a) a vyzařování noční scény (b).

 

Jejich náhradou může být do značné míry vhodná kombinace obyčejných absorpčních filtrů.  Je pravdou, že některé jeho parametry  horší než v originálním deep sky filtru (o něco nižší propustnost, absence pásma propustnosti kolem 650 nm). Na druhou stranu cena takovéhoto filtru dosahuje cca poloviny a navíc získáte možnost využití těchto filtrů samostatně k pozorování planet.

Jako vhodná volba se ukazuje zvolit dvojici filtrů, které mají kolem 500 nm vysokou propustnost, přičemž jeden absorbuje vlnové délky pod cca 480 nm a druhý nad cca 500 nm. Toto splňuje kombinace filtrů světle modrý (ozn. č. #80A) a světle žlutý (ozn. č. #8). Světle modrý filtr (tl. 4mm) ořezává dlouhovlnnou část nad cca 550 nm. Světle žlutý filtr (tl. 2mm) nepropouští optické záření kratší než cca 460 nm. Spojením tak vznikne filtr, který dobře propouští optické záření v oboru cca 480-520nm.

Výsledky srovnání takto vytvořeného filtru a klasického deep sky filtru jsou uvedeny v tabulce 1 a 2. Z tabulek 1 a 2 je patrné, že použitím kombinace absorpčních filtrů dochází k citelnému zeslabení většiny čar záření noční oblohy jen s nepatrně horšími výsledky než interferenční deep sky filtry. Pouze pro spektrální čáru rtuti 546.1 nm je dosaženo cca polovičního zeslabení. Proto je použití tohoto filtru ve městech, kde je osvětlení řešeno rtuťovými výbojkami (tj výbojkami majících zřetelně namodralý svit) méně účinné. U sodíkových výbojek (oranžové světlo) je účinnost filtru velmi dobrá.

 

 

Tab.1: Srovnání charakteristik propustnosti filtrů

Vlnová délka  (nm)

Propustnost interferenčního

deep sky filtru

Propustnost kombinace absorpčních filtrů

486.1

87%

86%

496.9

86%

87%

500.7

92%

87%

656.3

77%

-

 

Tab.2: Srovnání zbytkového propouštění záření nejjasnějších čar

Vlnová délka  (nm)

Spektrální

čára

Propustnost

deep sky filtru

Propustnost kombinace absorpčních filtrů

436

Hg

-

-

546

Hg

-

50%

558

O2

-

19%

570

Na

-

9%

579

Hg

-

3%

583

Na

-

3%

630

O2

19%

-

636

O2

46%

-