„Získal som jeden z najlepších a najmenej očakávaných výsledkov - Spektra hviezd! - a nádherné spektrá s farbami a nádhernými čiarami. Len jeden krok a chemické zloženie vesmíru budú odhalené, “napísal astrofyzik Pierre Jules César Janssen svojej manželke z observatória v Taliansku v decembri 1862. Vyzbrojený najnovšou technológiou dňa a pozorovaniami ostatných západných astrofyzikov, Janssen bol odhodlaný otvárať tajomstvá galaxie.
18. augusta 1868 sa to Janssenovi podarilo urobiť. Stal sa prvou osobou, ktorá v slnečnom spektre pozorovala hélium, prvok, ktorý nikdy nebol na Zemi videný. V tom čase však Janssen nevedel, čo videl - len to, že to bolo niečo nové.
V polovici 18. storočia bol vzrušujúci čas nahliadnuť do neba. Nový prístroj zvaný spektroskop vyzdvihol astronomické pole. Podobne ako v prípade ďalekohľadu, spektroskop pracoval ako super-poháňaný hranol, rozptyľujúci svetlo na merateľné vlnové dĺžky. Skorý model umožnil fyzikovi Josephovi Fraunhoferovi pozorovať slnko začiatkom 18. storočia, ale bol zmätený čiernymi čiarami, ktoré prerušovali normálne farby. Tieto čierne čiary boli pomenované pre Fraunhofera, aj keď nerozumel tomu, čo sú.
Tieto znalosti by mali prísť o niekoľko desaťročí neskôr, s nemeckými vedcami Gustavom Kirchhoffom a Robertom Bunsenom. V roku 1859 Bunsen a Kirchoff zistili, že zohrievaním rôznych prvkov vznikli v spektroskope jasné svetelné čiary - a tieto svetelné čiary niekedy zodpovedali tmavým Fraunhoferovým čiaram.
Vedci zistili, že svetlé čiary sa objavili pri horení horúceho plynu. Napríklad vodík horí oranžovo, ale keď sa pozoruje cez spektroskop, je zrejmé, že oranžový je tvorený niekoľkými jednotlivými úzkymi vlnovými dĺžkami svetla. Podobne tmavé čiary, ktoré Fraunhofer objavil, predstavovali svetlo absorbované chladiacim prvkom na povrchu slnka. „Obaja vedci zistili, že každý chemický prvok vytvára jedinečné spektrum, “ píše Americký fyzikálny inštitút. „Toto poskytuje akýsi„ odtlačok prsta “, ktorý môže potvrdiť prítomnosť tejto chemikálie.“
Analýzou emisných spektier špecifických prvkov v laboratóriu a potom obrátením ich spektroskopov na hviezdy mohli vedci zistiť chemické zloženie všetkého od nášho slnka po hviezdy naprieč galaxiou.
Spektroskop určený na pohľad na slnko. (Wikimedia Commons) „Pred spektroskopom ste netušili, z čoho bolo slnko vyrobené alebo z čoho sú vyrobené hviezdy, “ hovorí kurátorka Deborah Warner, divízia medicíny a vedy v Národnom múzeu americkej histórie. "Zrazu je tu táto takmer kúzelná technika, pomocou ktorej môžete poznať prvky týchto vzdialených tiel." Nové prvky sa zobrazujú vpravo a vľavo, pretože máte tento nový nástroj. “
Janssen dychtivo vstúpila do tejto novej formy analýzy svetla. Aj keď žil v Paríži, cestoval po Európe a Ázii, aby hľadal optimálne vyhliadkové body na pozorovanie nočnej oblohy. Honil sa aj po zatmeniach, keď navštívil Taliansko vo februári 1867 a potom išiel celú cestu do indického Gunturu za úplné zatmenie slnka 18. augusta 1868. Francúzska vláda a jej národná akadémia vied túto výpravu financovali, spolu s tým iného Francúza, ktorý na tieto dve cesty vynaložil viac ako 75 000 frankov.
Vysoké náklady by sa však ukázali ako hodná investícia. V deň zatmenia, vyzbrojeného svojím spektroskopom, videl Janssen niečo neobvyklé: jasne žltú čiaru, ktorej vlnová dĺžka sa nezhodovala so žiadnym známym prvkom. Spektrum sa najviac priblížilo vzoru sodíka, ale bolo dosť zreteľné, aby si zaslúžilo svoju vlastnú kategóriu. Zdalo sa, že Janssen objavil nový prvok, ktorý nikdy nebol na Zemi videný.
Zároveň Janssen odhalil nový spôsob pozorovania slnka bez potreby zatmenia, a to pomocou upraveného rozsahu. Po zatmení poslal Akadémii vied slovo o tom všetkom. Približne v rovnakom čase však Akadémia dostala slovo od anglického astronóma Normana Lockyera, že sa stalo podľa vynálezu, ktorý mu umožnil pozorovať slnko bez zatmenia, a urobil podobné pozorovanie. S prácou každého človeka, ktorá potvrdzuje prácu druhého, bolo ťažké udeliť každému z nich definitívny kredit. Astronóm Hervé Faye navrhol niečo kompromisné: „Namiesto toho, aby sme sa snažili rozdeliť podstatu objavu a následne ho zmenšiť, bolo by lepšie nestranne pripísať celú česť obom týmto vedeckým mužom, ktorí sú oddelení asi tisíckami kilometrov, mali všetci šťastie na to, aby dosiahli nehmotného a neviditeľného spôsobom, ktorý je pravdepodobne najúžasnejší, aký génius pozorovania kedy vymyslel? “
Francúzsky astrofyzik Pierre Jules Janssen cestoval po celom svete v snahe pochopiť vesmír a ako prvý si všimol vlnovú dĺžku hélia vo svojom spektroskope. (Wikimedia Commons) Dvaja vedci sa srdečne dohodli na tom, že sa s nimi podelí o čest objavu, a neskôr sa stali blízkymi priateľmi. Ale aj napriek vzrušeniu ich pozorovania zostali otázky. Najdôležitejšie z nich: Čo presne videli Janssen a Lockyer? Nie všetci vedci tomu verili, pretože Lockyer sa čoskoro mal naučiť. Lockyer, ktorý hľadal dôkaz na podporu tvrdenia, že pomohol objaviť nový prvok, šiel do anglického chemika Edwarda Franklanda, aby sa pokúsil reprodukovať vlnovú dĺžku v laboratóriu. Frankland teoretizoval, že by to mohol byť spôsobený vodíkom za extrémnych teplôt a tlaku, ale oni boli neúspešní vo svojich pokusoch ho znovu vytvoriť.
Skepticizmus nad možnosťou prvku, ktorý existuje vo vesmíre, ale nie na Zemi, možno nie je žiadnym prekvapením, pretože to bol prvý svojho druhu. Historici vedy James L. Marshall a Virginia R. Marshall píšu: „Frankland, možno opatrný kvôli mnohým chybným„ novoobjaveným prvkom “vyplývajúcim zo spektier s vysokým rozlíšením, ktoré sú teraz k dispozícii, tvrdil, že nechce mať s týmto menom spojené meno. imaginárny prvok, “dokonca aj potom, čo Lockyer vyšiel na verejnosť a nazval ho„ hélium “po gréckom názve slnka.
Nie každý bol taký skeptický. Americký vedec John William Draper objavil tento objav v roku 1876 v príhovore na úvodné stretnutie Americkej chemickej spoločnosti. „Často sa pozerám na žiarivo žltý lúč vyžarovaný z chromosféry Slnka prostredníctvom tohto neznámeho prvku, hélia, ako sa astronómovia odvážili nazvať ho. Zdá sa, že sa jeho vzrušením chveje rozprávanie jeho príbehu a koľko neviditeľných spoločníkov má, “povedal Draper.
Spektroskop prešiel niekoľkými iteráciami a vedci často vylepšili dizajn sami. (Wikimedia Commons) Až v roku 1882 si fyzik všimol hélium na Zemi. Taliansky fyzik Luigi Palmieri zaznamenal vo svojich údajoch žltú spektrálnu čiaru pri analýze lávy z vrchu Vesuv. Na tento objav neskôr nadviazali experimenty vykonané na plyn škótskym chemikom Williamom Ramsayom a 1895 vedci dokázali definitívne povedať, že hélium existovalo na Zemi aj na slnku. Ramsay ďalej ukázal, že hélium bolo produktom rádioaktívneho rozpadu rádia, a umiestnil ho vo vzťahu k iným prvkom do periodickej tabuľky.
Dnes je hélium pravdepodobne najlepšie známe dnes ako plyn, ktorý plní narodeninové balóny, ale slúži tiež na dôležité účely v lekárskych strojoch (ako sú skenery MRI), ako aj v kozmických lodiach a monitoroch žiarenia. Používa sa tiež v počítačových častiach, mikroskopoch, airbagoch v automobiloch a veľkých hadrónových zrážkach používaných vo fyzických experimentoch. Veľa sa obáva nedostatku prvku, ale veľké ložisko nájdené v Tanzánii znamená, že sme pravdepodobne nejaký čas dobre zásobení.
Čo sa týka Janssena, sotva si spočinul na vavrínoch, keď si všimol hélium na slnku. Počas svojej dlhej vedeckej kariéry odcestoval do Peru, Švajčiarska, Japonska, Alžírska a ďalších krajín, aby pochopil vesmír. V roku 1870, keď bolo mesto počas francúzsko-pruskej vojny obkľúčené, unikol dokonca z horúcového balóna. Raz vrúcne veril vo svoju prácu: „Štúdium svetla nám ukáže fyzickú organizáciu systému sveta.“
Poznámka redaktora, 9/4/18: Predchádzajúca verzia tohto článku uviedla, že Lockyer a Janssen zdieľali uznanie za objav hélia. Toto bolo nepresné, pretože prvok sa ešte musel uznať. Zdieľali zásluhy za objavenie nového spôsobu pozorovania slnka bez zatmenia. Tento článok bol upravený tak, aby odrážal túto skutočnosť.
