Tiga cerita di bawah kubah teleskop di Laboratorium Solar Hale di Pasadena, California, tangga spiral yang berkarat menandakan bahagian atas lubang yang hampir 80 kaki, disembunyikan oleh pintu kayu di lantai bawah tanah. Di bahagian bawah terdapat kelir yang dimaksudkan untuk memisahkan cahaya ke dalam pelangi untuk membolehkan saintis mengkaji solek matahari. Pemilik semasa bangunan tidak berani turun, dihalang oleh kekurangan oksigen dan kegelapan yang tidak dapat ditembusi di bawah.
Apabila arkitek Liz Moule dan Stefanos Polyzoides membeli klinik itu pada tahun 2006, mereka tahu mereka membeli sekeping sejarah. Pemilik asal, astronom George Ellery Hale, mendirikan teleskop paling kuat di dunia pada paruh pertama abad ke-20, termasuk di Observatorium Gunung Wilson, tinggi di atas Pasadena. Moule, yang mengendalikan sebuah firma seni bina tempatan dengan Polyzoides, menganggap Hale sebagai "warganegara model" atas pengaruhnya terhadap landskap budaya dan seni bina sivik Pasadena. Makmal Solar Hale, dengan pelepasan gaya Mesir matahari terbit di atas pintu depan, perpustakaan besar di tingkat pertama, kubah teleskop di atas bumbung dan lubang pedas di ruang bawah tanah, adalah perlindungan peribadi Hale hanya beberapa blok di selatan universiti yang dibantu beliau ditemui, Institut Teknologi California.
Pintu masuk ke alat pengait di Hale Solar Laboratory. (Elizabeth Landau) Moule dan Polyzoides tidak tahu bangunan itu, dibina pada tahun 1924, datang dengan khazanah astronomi tersembunyi. Keseluruhan ruang bawah tanah adalah kekacauan perabot, kertas dan kotak sampah yang berantakan apabila mereka membeli kemudahan bersejarah (bersama dengan rumah stuko lebih moden di hadapannya). "Kami fikir kami ditinggalkan dengan barang-barang yang kami hanya akan menyingkirkan, " kata Moule.
Di ruang bawah tanah pemerhati, Moule dan sukarelawan dari Mount Wilson-Don Nicholson dan Larry Webster-menemui ratusan plat fotografi kaca dari tahun 1880-an hingga 1930-an yang disusun dalam kotak dalam kabinet kayu yang besar. Koleksi ini termasuk imej-foto bintik-bintik matahari dan prominens suria-tendrils plasma yang ular keluar dari spektra matahari dan suria, atau siri garis yang mewakili komponen cahaya, mendedahkan komposisi kimia matahari. Lempeng yang lebih besar menggambarkan bulan berkerumun, terbit dengan riak dari kerosakan air bawah tanah. Beberapa plat adalah dari teleskop Hale, sementara yang lain adalah hadiah yang jelas dari ahli astronomi jauh.
Imej bulan pada plat kaca dari koleksi George Ellery Hale, yang terdapat di Makmal Solar Hale. Ia telah diambil di Balai Cerap Lick dan bertarikh 19 Julai 1891. Tanda putih adalah dari kerosakan air. (Image courtesy Carnegie Institution for Science / Dan Kohne) Kesimpulannya, terdapat lebih 1, 100 piring dan artifak lain dari koleksi peribadi Hale yang tersembunyi di ruang bawah tanah Laboratorium Solar, kata Dan Kohne, yang menawarkan diri dengan pejabat Pasapena Carnegie Observatories untuk mencari inventori. Polyzoides dan Moule menyumbangkan plat bersejarah kepada arkib Carnegie.
Plat fotografi ini mewakili cara astronomi yang sungguh-sungguh digunakan untuk bekerja, meletakkan teleskop pada objek dengan cukup lama untuk menangkapnya pada plat kaca yang disalut dengan emulsi, kemudian mengembangkan plat seperti filem di dalam bilik gelap. Foto daguerreotype pertama bintang lain selain matahari telah diambil pada tahun 1850 oleh William Cranch Bond, pengarah pertama Harvard College Observatory, yang membuat pendedahan 90-an Vega. Selama 150 tahun ke depan, saintis mengkatalogkan alam semesta di atas pinggan kaca ini, kira-kira setebal dengan panel tingkap.
Walaupun kemajuan teknologi dalam fotografi, bimbingan dan pengkomputeran teleskop sebahagian besarnya menjadikan papan penapisan langit berasaskan usang, mempelajari piring kaca adalah bagaimana ahli astronomi mencapai wahyu-wahyu bersejarah, seperti adanya galaksi di luar Bima Sakti dan hakikat bahawa fabrik sangat alam semesta berkembang dalam semua arah.
**********
Plat bersejarah bukan sekadar peninggalan. Mereka mewakili rekod langit pada momen-momen tertentu pada masa lalu yang tidak dapat dilihat semula-walaupun dengan ruang pemerhatian yang paling kuat. Hari ini, teleskop paling maju manusia boleh mendedahkan objek jauh yang secara berkala mencerahkan, redup dan masuk dan keluar dari pandangan. Sebagai contoh, teleskop angkasa Agensi Angkasa Eropah (ESA) Gaia, misalnya, menyusun peta bintang paling lengkap. Sesetengah objek yang melalui perubahan sekarang juga boleh diubah pada abad ke-19 dan awal ke-20 ke-20, dan mereka mungkin telah ditangkap pada plat teleskop kaca.
Oleh kerana ahli astronomi berusaha untuk menceritakan lebih banyak kisah tentang bagaimana benda-benda angkasa berkembang dari masa ke masa, ini plat lama yang berdebu boleh membuktikan semua yang lebih relevan.
"Kami bukan pengembara masa, bukan?" Kata Michael Castelaz, profesor fizik di Brevard College di North Carolina. "Jadi, bagaimanakah anda pernah kembali ke masa untuk menyiasat langit malam kecuali dengan data yang telah kami lakukan?"
Annie J. Cannon adalah kurator gambar di Balai Cerap Kolej Harvard, yang bertanggungjawab terhadap 300, 000 plat gambar fotografi yang dibuat oleh ahli astronomi Harvard. (Bettmann / Getty Images) Dengan beberapa anggaran terdapat lebih dari 2 juta piring kaca dibuat oleh ahli astronomi profesional di AS sahaja. Di seluruh dunia terdapat kemungkinan lebih daripada 10 juta, kata Rene Hudec dari Akademi Sains Republik Czech di Ondrejov, termasuk banyak yang mungkin masih bersembunyi di tempat-tempat yang tidak dijangka. Walaupun terdapat pangkalan data dalam talian lebih daripada 2.5 juta plat daripada lebih daripada 570 arkib, tidak terdapat senarai yang benar-benar komprehensif. Setelah melawat lebih dari 70 arkib plat sendiri, Hudec melaporkan beberapa repositori disimpan dengan baik dan di katalog, tetapi yang lain adalah "pengalaman sedih" dengan sedikit pembiayaan dan tiada siapa yang dapat mengurusnya.
Harvard, yang dianggap sebagai koleksi terbesar di dunia, mempunyai kira-kira 550, 000 plat, termasuk imej sekali dianalisis oleh bintang-bintang seperti Henrietta Swann Leavitt dan Annie Jump Cannon. Sebagai kronik Dava Sobel dalam The Universe Glass: Bagaimana Ladies of the Observatory Harvard Mengambil Ukur Bintang, wanita "komputer" seperti Leavitt dan Cannon tidak hanya dikelaskan dan di katalog ribuan bintang dari teleskop tetapi juga membuat penemuan terobosan yang memberitahu pandangan kita terhadap alam semesta hari ini. Edward Pickering, pengarah risalah yang mengupah wanita ini, menulis pada tahun 1890: "Bagi banyak tujuan, gambar-gambar mengambil tempat bintang itu sendiri, dan penemuannya diverifikasi dan kesilapan diperbetulkan oleh siang hari dengan kaca pembesar bukan pada waktu malam dengan teleskop . "
Koleksi Hale dari ruang bawah tanah Laboratorium Solar menyertai lebih daripada 200, 000 plat yang ditempatkan oleh Carnegie Observatories, termasuk plat 1923 "VAR!", Yang meyakinkan Edwin Hubble bahawa Andromeda adalah galaksi yang berasingan dari Bima Sakti. Teleskop Yerkes 40-inci, Mount Wilson 60 inci, Mount Wilson 100-inci dan Palomar 200-inci, semua projek Hale, masing-masing bergiliran menikmati gelaran "teleskop terbesar di dunia." Hasilnya disimpan di laci di belakang pintu kebal hitam yang pendek di tingkat bawah bangunan pejabat utama Carnegie Observatories di Pasadena.
Pada malam 5-6 Oktober, 1923, astronom Carnegie, Edwin Hubble mengambil seperempat galaksi Andromeda (Messier 31) dengan teleskop Hooker 100-inci Mount Wilson Observatory. The "N" di atas pinggan yang dipalang dan digantikan dengan "VAR!" menunjukkan bahawa Hubble pada mulanya menganggap objek adalah nova, tetapi kemudian menyedari bahawa ia sebenarnya adalah bintang variabel Cepheid. Hubble dapat menggunakan bintang berubah untuk menghitung jarak ke Andromeda, mendedahkan tanpa ragu-ragu bahawa ia sebenarnya adalah galaksi yang berasingan dari kita sendiri. (Courtesy Carnegie Observatories, Carnegie Institution for Science) Lebih jauh, Institut Penyelidikan Astronomi Pisgah North Carolina (PARI) mempunyai kira-kira 350, 000 item termasuk plat, serta filem dan data lain. Plat teleskop ini sebahagian besarnya berasal dari Amerika Syarikat dan Kanada, dari universiti dan institusi lain yang tidak mempunyai ruang untuk koleksi mereka, serta yang ditemui secara tidak sengaja dalam "14 beg rumput dan daun" di garaj seseorang, kata Castelaz, yang dahulunya pengarah sains PARI. "Saya boleh tinggal di peti besi plat itu. Ia sangat menarik. "
Pada tahun 2015, Holger Peterson tersandung pada kotak berisi kira-kira 300 plat ketika dia pergi ke ruang bawah tanah untuk membuat teh di Institut Niels Bohr di Copenhagen. Beberapa artifak telah dikenalpasti dengan jelas: pendedahan tahun 1950 dari Teleskop Palomar Samuel Oschin yang memperlihatkan sejumlah besar galaksi, dan satu salinan dari 1919 ekspedisi gerhana matahari ke Sobral, Brazil, yang membantu mengesahkan teori relativiti umum Einstein. (Einstein meramalkan bahawa graviti matahari harus membengkokkan kain ruang di sekelilingnya, jadi kedudukan bintang-bintang latar belakang akan beralih dari perspektif kita apabila bulan menghalang matahari semasa gerhana matahari total. Pengukuran pada plat kaca digunakan untuk mengesahkan ini.) Tetapi bagi banyak plat dalam koleksi ini, kini terletak di Universiti Copenhagen, butiran pendedahan telah hilang, kata Peterson dalam e-mel.
Juga di Eropah, Arkib Plat Fotografi untuk USE Astronomi (APPLAUSE) kini merangkumi kira-kira 85, 000 plat dari lima institut di Jerman dan Estonia. Sorotan termasuk plat dari Ejnar Hertzsprung, yang membantu menunjukkan hubungan antara suhu bintang dan kecerahan intrinsik, dan Karl Schwarzschild, yang berperan penting dalam pembangunan deskripsi matematik lubang hitam.
Plat fotografi kaca galaksi Andromeda, diambil di Balai Cerap Karl Schwarzschild pada tahun 1965. (Jay Bennett) Di Argentina, arkib plat di Balai Cerap Cordoba menempatkan beberapa gambar pertama bintang di Hemisfera Selatan dengan kira-kira 20, 000 gambar dan spektrum pada plat sejak 1893 hingga 1983. Situasi plat di Asia dan Afrika belum dikaji secara teliti. Hudec telah melawat pelbagai lokasi di China dengan plat dan menganggarkan kira-kira 40, 000 telah dikumpulkan dan didigitalkan. Balai Cerap Bosscha di Indonesia juga mempunyai kira-kira 20, 000 piring, katanya. Kira-kira 19, 000 plat yang diambil di UK Schmidt teleskop di Australia disimpan di Edinburgh, Scotland, kata David Malin, seorang saintis fotografi di Balai Cerap Anglo-Australian. Teleskop Anglo-Australia di Spring Siding mengekalkan di bawah 3, 000 pinggan yang dibawa ke sana, sementara plat lain mungkin tetap dengan pemerhati yang tidak pernah menyerahkannya ke koleksi koleksi.
**********
Pada awal tahun 1990an, ahli astronomi profesional meninggalkan amalan menangkap imej langit pada kaca yang memihak kepada menggunakan kaedah digital yang lebih cepat dan membolehkan analisis komputasi yang lebih canggih. Penciptaan peranti gandingan yang dikenakan (CCD), yang juga membolehkan kamera telefon pintar, telah merevolusikan pemerhatian astronomi. Teknik yang mudah seperti "zoom in" secara kontras secara digital dan meningkat pada komputer adalah alat yang berkuasa untuk mengkaji objek yang jauh dan lemah.
Tetapi rekod sejarah langit mempunyai beberapa lapisan nilai. Sebagai pemeliharaan budaya, plat teleskop merangkum proses yang mana ilmu pengetahuan pernah diperoleh dan mewakili keadaan sains apabila ia digunakan. Untuk kira-kira 150 tahun tetapi tidak lagi, data astronomi direkodkan pada kaca.
"Mengetahui mengenai prekursor adalah dalam banyak hal, yang juga memberitahu bagaimana kita melakukan astronomi sekarang, jadi kita tidak boleh lupa, " kata Harry Enke dari Institut Leibniz untuk Astrophysics Potsdam di Jerman, salah seorang pemimpin kolaborasi APPLAUSE.
Cetakan fotografi bromida pekerja semasa pembinaan teleskop Hooker 100-inci di Mount Wilson, California. Observatori ini diasaskan pada tahun 1904 oleh ahli astronomi George Ellery Hale, dan teleskop 100-inci dipasang di katedral pada tahun 1917. Teleskop Hooker adalah teleskop terbesar di dunia apabila ia dibina dan kekal sehingga tahun 1948. (Sains & Perpustakaan Gambar Masyarakat / Getty Images) Ahli astronomi juga boleh menggunakan rekod sejarah untuk membuat penemuan hari ini. Walaupun banyak proses kosmik mengambil berbilion tahun untuk berkembang, objek "sementara" di langit, seperti bintang yang meletup yang dipanggil supernova, berubah dengan ketara sepanjang tempoh beberapa minggu hingga tahun. Bintang berubah dan berubah secara berkala, dan plat boleh digunakan untuk menentukan sama ada tempoh itu tetap atau tidak. Pada tahun 2016, seorang ahli astronomi juga menggunakan arkib Carnegie untuk menunjukkan keterangan untuk exoplanets dalam spektrum bintang 1917, plat dibuat kira-kira 75 tahun sebelum seseorang akan menemui planet di luar sistem suria kita.
"Langit kita bergerak dengan perlahan untuk perasaan manusia, " kata Enke. "Astronomi moden dan instrumen moden dengan CCD dan sebagainya, ini hampir 40 tahun. Sekiranya anda boleh menambah seratus tahun lagi, itu hebat. "
Kajian lubang hitam adalah salah satu sebab Jonathan Grindlay di Harvard berminat mendigit plat lama. Beliau adalah penyiasat utama usaha plat digital yang dinamakan DASCH, Akses Digital kepada Sky Century @ Harvard.
Astronom Walter Sydney Adams di pintu masuk ke Makmal Solar Hale pada tahun 1946. (Foto oleh Edison Hoge / Courtesy of the Carnegie Institution for Science Collection di Perpustakaan Huntington, San Marino, California) Apabila bintang seperti matahari dan jisim "jisim bintang" biasanya tujuh kali jisim matahari-orbit pusat graviti yang sama, bintang itu menyediakan arus yang mantap ditepi oleh lubang hitam. Tetapi daripada jatuh terus ke dalam lubang hitam, timbunan bahan di cakera akretion di sekitar lubang hitam terlebih dahulu. Selepas kira-kira 30 hingga 60 tahun, cakera menjadi tidak stabil dan lubang hitam memakan sesetengah bahan yang terkumpul, mengakibatkan kecerobohan yang sangat terang dalam cahaya optik dan sinar-X. DASCH menyediakan rekod penuh langit pertama yang lebih daripada satu abad kemusnahan yang jarang berlaku ini, membolehkan saintis mengukur berapa lama mereka dapat dilihat dan berapa banyak kilat yang berlaku di seluruh langit.
**********
Banyak lagi plat teleskop wujud di dunia daripada versi digital mereka, dan sokongan kewangan untuk pendigitalan dan pengkatalogan terperinci adalah terhad. Sekumpulan ahli astronomi Czech yang diketuai oleh Hudec melawat Carnegie, PARI, Yerkes, Lick, Gunung Palomar dan sembilan lokasi utama AS dari tahun 2008 hingga 2012 untuk memperluaskan penawaran plat sejarah. Mereka mendapati bahawa beberapa arkib tidak disimpan dengan betul atau telah merosakkan piring. Mereka menguji peranti pengimbasan yang boleh diangkut dan mengesyorkan agar institusi mengimbas dan memperkenalkan khazanah mereka. Setakat ini, kumpulan Hudec telah mencipta kira-kira 50, 000 imbasan plat di seluruh dunia.
Satu koleksi plat kaca dari 1909 hingga 1922 menangkap bulan dalam fasa yang berlainan. (Institut Niels Bohr, Universiti Copenhagen) DASCH telah dapat mendigitalkan kira-kira 350, 000 plat Harvard, yang semuanya boleh dicari dalam talian, dan merancang untuk mencapai 450, 000 gambar menjelang Oktober 2020. Plat 100, 000 terakhir adalah spektrum bintang yang, sementara juga menarik, tidak diimbas kerana hanya imej langsung yang dapat menunjukkan perubahan visual dalam kecerahan dari masa ke masa. Seluruh proses pembersihan dan pengimbasan adalah "seperti balet koreograf, " kata Grindlay. Di Eropah, APPLAUSE juga mendigitalkan platnya, mengambil inspirasi daripada DASCH dalam beberapa kaedahnya tetapi menggunakan pengimbas komersial dan bukannya peranti yang dibuat khas.
Perusahaan pendigitaan mengundang kontroversi apabila sesetengah ahli sejarah menafikan idea bahawa tanda asli pada plat akan dibersihkan dalam proses pengimbasan, kata Grindlay. Dari satu perspektif, jika ahli astronomi dari masa lalu menarik bulatan di sekeliling objek yang menarik, pembersihan plat boleh mendedahkan lebih banyak bintang yang bersembunyi di belakang lengkungnya. Tetapi tanda juga merupakan rekod proses saintifik. Kajian pada tahun 2016 yang dicetuskan oleh DASCH mendapati bahawa ramai ahli astronomi dan ahli sejarah sama-sama menghargai anotasi pada pinggan dan penutup mereka tetapi juga percaya bahawa memotret atau mengimbas tanda itu sebelum membersihkannya cukup untuk pemeliharaan, melainkan plat sangat penting dalam sejarah astronomi . DASCH mengikuti protokol ini, memotret semua tanda asal, termasuk pada penutup "jaket" plat, sebelum membersihkannya. Anotasi asal disimpan di atas plat yang paling berharga, seperti yang dibuat oleh Henrietta Swan Leavitt, "dalam menghormati para ahli sejarah, " kata Grindlay.
Malah arkivis yang ghairah seperti Grindlay bersetuju bahawa sebaik sahaja plat telah diimbas dan diklasifikasikan dengan betul, tidak ada lagi yang dapat belajar dari objek fizikal yang tidak dapat diperoleh dari salinan digital resolusi tinggi dan gambar anotasi. Walau bagaimanapun, Grindlay berkata, "plat asli adalah rekod utama dan mesti dipelihara sepenuhnya, kerana mereka berada di Balai Cerap Kolej Harvard."
Kubah teleskop dipasang di Makmal Suria Hale dalam foto ini bertarikh 18 November 1924. (Gambar ihsan dari Observatories Institusi Carnegie untuk Pengumpulan Sains di Perpustakaan Huntington, San Marino, California) Bagi Kohne, pinggan adalah serupa dengan karya seni. Banyak arkib di pejabat Carnegie Observatories Pasadena, termasuk rompakan dari ruang tamu pasangan arkitek, mewakili "studio" Hale, cara lukisan yang dilakukan di lokakarya Raphael oleh seorang artis yang lain akan dikreditkan ke studio pelukis terkenal itu. Di samping menjadi ahli sains, pengendali teleskop ke-20 adalah ahli kraf yang mahir.
"Mereka menangkap sinaran cahaya yang telah melakukan perjalanan untuk ribuan dan berjuta-juta tahun cahaya, dan mendapatkannya dengan negatif terdedah dengan tepat, " kata Kohne. "Dalam sejarah fotografi, ia sepatutnya ada di sana."
**********
Teleskop Makmal Suria ikonik Pasaran di Hale tidak akan kekal aktif. Krew sukarelawan Mount Wilson sedang berusaha untuk memodenkan cermin supaya teleskop dengan jelas dapat memperlihatkan matahari ke kawasan tontonan di ruang bawah tanah. Mereka merancang untuk mempunyai pelajar tempatan belajar menggunakan teleskop untuk pemerhatian solar juga. Akhirnya, Moule berharap pasukan itu boleh mendapatkan kren difraksi di bahagian bawah lubang yang berfungsi lagi, atau memasang yang baru, yang membolehkan generasi baru memeriksa komposisi matahari seperti yang dilakukan Hale.
Pada hari California Selatan yang sangat cerah pada bulan Mac, sukarelawan Mount Wilson Ken Evans membuka kubah itu untuk mengusahakan pemulihannya. Evans, Kohne dan Moule dengan teruja bercakap melihat matahari terbenam melalui teleskop dan mungkin mempunyai parti solstis musim panas, jika cermin sudah siap pada waktunya. Apabila Evans, seorang jurutera bersara, memutar celah kubah untuk menghadapi Mount Wilson, kumpulan itu mengeluh bahawa pokok menyekat pandangan kuil-kuil astronomi lain Hale di kejauhan.
Perpustakaan di Hale Solar Laboratory. (Liz Moule / Stefanos Polyzoides) Moule dan Polyzoides telah menderma jurnal Hale, juga ditemui di ruangan bawah tanah, ke Caltech. Mesin taip dan meja Hale kekal di tingkat pertama di perpustakaan yang cerah, elegan, impian buku, dengan gaya Mesir yang melegakan angka yang memegang busur pada kereta. Orang Mesir purba mungkin berminat dengan Hale kerana mereka menyembah matahari, kata Moule. Bahkan ada peti di ruang bawah tanah yang dialamatkan kepadanya dengan bantuan lain di dalam-misteri Hale yang seterusnya Moule merancang untuk menangani. Dia menerangkan peranannya di Makmal Solar Hale sebagai "penjaga rumah api."
"Malangnya, astronomi solar telah melangkah ke masa lalu teknologi bangunan itu, jadi ia bukan sesuatu yang biasa digunakan, dengan cara banyak rumah api tidak digunakan untuk apa yang mereka mulakan untuk sama ada, " kata Moule. "Tapi ini monumen penting, dan saya penjaga."
Mercusuar khas ini mengawasi sebuah teleskop yang pernah menggunakan instrumen yang menjunam hampir 80 kaki dalam kegelapan untuk memecahkan cahaya matahari dari 93 juta batu jauhnya. Dan terima kasih kepada sukarelawan Gunung Wilson, matahari akan segera menyalurkan melalui mercusuar kosmik sekali lagi.
Liz Moule dan Dan Kohne di kubah teleskop di Makmal Solar Hale pada 27 Mac, 2019. (Elizabeth Landau)
