A hónap műtárgya – Spektroszkóp
Gothard 10. sz. spektroszkópja (1886); a spektroszkópot Gothard Jenő építette kémiai kísérletekre és a Nap színképének fényképezésére
Gothard Jenő jómódú földbirtokos nemesi család első gyermekeként született a Szombathely melletti Herény községben 1857. május 31-én. A nagyapa, Gothard Ferenc tevékenységének köszönhetően – aki nagy kedvvel foglalkozott elektromos kísérletekkel – a természettudományok szeretete és művelése a családi hagyomány része volt. A Gothard fivérek a szombathelyi Premontrei Főgimnáziumban végezték középiskolai tanulmányaikat. A szülői házból származó természetszeretet Kunc Adolfnak (1841–1905), a fiatal premontrei rendi tudós tanárnak hatására teljesedett ki. A testvérek már gimnazistaként fizikai és kémiai laboratóriumot, valamint műhelyt rendeztek be a Gothard-kastély egyik szárnyában, ahol a kísérleteiket és azok eszközeinek előállítását végezték.
Érettségi után Jenő felsőfokú tanulmányait Bécsben, a Technische Hochschulén folytatta. Kapcsolata a Premontrei Főgimnáziummal azonban továbbra is élő maradt. Országos jelentőségű kísérleteit (1878: telefon, 1880: Foucault-féle ingakísérlet, 1896: röntgenfelvételek) együtt végezte a gimnázium tanáraival. Jenő testvérével, Sándorral 1881-ben alapította a Herényi Astrophysikai Observatoriumot. Az obszervatórium terveit Hauszmann Alajos műegyetemi tanár készítette, a kupola és a belső berendezések tervezését és kivitelezését Gothard maga végezte. Az új obszervatóriumban az első észlelés – a csillagászati műszerek és megfigyelések oly nevezetes határjelzője, a „first light” – 1881. október 20-án történt.
Gothard nagy körültekintéssel és részletes optikai tanulmányok alapján kereste a számára megfelelő távcsövet. Választása a Konkoly Thege Miklós által megvételre felajánlott 26 cm-es Browning-gyártmányú, Newton-rendszerű teleszkópra esett. A távcsőre napfényképező kamerát, spektroszkópokat, spektrográfokat, asztrográfokat rögzített. Kezdetben Konkolytól beszerzett eszközöket alakított át, hamarosan azonban már saját maga készítette fotókamerákat és spektroszkópiai megfigyelőeszközöket alkalmazott.
Az obszervatóriumban már az alapításkor az üstökösök és a csillagok spektroszkópiai vizsgálatát tűzték ki célul. Gothard 1885-től csaknem teljesen felhagyott a vizuális észlelésekkel, és áttért a kor új technikáira, a spektroszkópia és az asztrofotográfia művelésére. 1886-tól kezdve érdeklődését a csillaghalmazok, üstökösök és gázködök spektrálfotometriai vizsgálata kötötte le. Ő mutatta ki először fotográfiai úton a Lant csillagképben megfigyelhető ún. Lyra-gyűrűsköd (M57) központi csillagát. 1892-ben a bolygószerű ködök spektrumát vizsgálta fotográfiai úton. A Nova Aurigae színképeinek kimérése során alapvető összefüggést tárt fel a nóvák és a gyűrűs (planetáris) ködök kapcsolatáról. Ez a felfedezés volt Gothard asztrofizikai munkásságának legkiemelkedőbb eredménye.
Gothard Jenő csillagászati munkásságának meghatározó része és eredményei az üstökösök, csillagok, gázködök színképelemzéséhez kötődik, ezért nagyon röviden összefoglaljuk ennek lényegét. A 19. század közepétől kezdődően az égi objektumok (üstökösök, csillagok, gázködök, galaxisok) tulajdonságainak megismerésében egyik legfontosabb eszköz a színképük tanulmányozása.
A csillagok minden hullámhosszon sugároznak, csak más-más intenzitással. A legtöbb csillag esetében a kibocsátott energia hullámhossz szerinti eloszlása jól modellezhető az ún. feketetest-sugárzást leíró Planck-eloszlással. E szerint minden csillag esetében van egy olyan hullámhossz, ahol a csillag a legnagyobb intenzitással sugároz. A csillagok színéből következtetni lehet például a hőmérsékletükre. Minél magasabb hőmérsékletű egy csillag, annál rövidebb az a hullámhossz, amelyen a legfényesebben ragyog. A kb. 6000 K felszíni hőmérsékletű Nap esetében ez a hullámhossz 550 nm környékén, a látható tartomány közepe körül van, így Napunkat sárgás színűnek látjuk. A hidegebb csillagok vörösnek, a forróbbak fehérnek vagy kéknek látszanak (lásd az Orion csillagkép legfényesebb csillagait). A leghidegebb csillagok már az infravörös, a legforróbbak pedig az ultraibolya tartományban sugározzák ki a legtöbb energiát.
A csillagokról hozzánk érkező fényt megfelelő eszköz – spektrográf, legegyszerűbb esetben például egy prizma vagy egy megfelelően karcolt üveglemez (optikai rács) – segítségével hullámhossz szerint fel lehet bontani, előállítva így a csillagok színképét. A folytonos színképnek nevezett háttér előtt a legtöbb esetben meghatározott hullámhosszakon sötét, ún. abszorpciós vonalak figyelhetők meg. Néha, elsősorban nagyon forró csillagok esetében fényes, ún. emissziós vonalak rakódnak a folytonos színképre. A csillagok külső, ritkább rétegeinek atomjai, molekulái a rájuk jellemző hullámhosszon elnyelik a forró és sűrűbb belső részből érkező folytonos, azaz mindenféle hullámhosszt tartalmazó elektromágneses sugárzást. Mivel mindegyik kémiai elem, illetve molekula számos, laboratóriumban pontosan kimért hullámhossznál abszorpciós vagy emissziós vonalként (esetenként abszorpciós sávként vagy sávokként) sajátos „ujjlenyomatot” hagy a színképben, a vonalak, sávok azonosításával és tanulmányozásával feltárható a csillagok külső rétegeinek kémiai összetétele.
A színképek elemzése nagyon gondos munkát és értelmezést igényel, viszont bőséges információt szolgáltat a csillagok hőmérsékletéről, kémiai összetételéről, sűrűségéről, forgási sebességéről, mágneses teréről, esetleges kísérő létezéséről.
Írta: Dr. Kovács József