Opservatorij Hvar

Opservatorij Hvar jedini je profesionalni astrofizički opservatorij u Republici Hrvatskoj. Djeluje kao zasebna ustrojstvena jedinica Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu. Glavna je zadaća Opservatorija Hvar razvijanje znanstvenog rada iz područja astronomije i astrofizike, kao i edukacija mlađega znanstvenoga kadra. Instrumentarij Opservatorija sastoji se od 4 teleskopa namijenjena opažanjima Sunca, tijela Sunčeva sustava, zvijezda i galaktika. Osim astronomskih i astrofizičkih mjerenja na Opservatoriju Hvar sustavno se provode i geodetska i geofizička mjerenja.

Osnivanje i sažeti prikaz povijesti Opservatorija Hvar

U drugoj polovici 60-ih godina XX. stoljeća znanstvene institucije nekih istočnoeuropskih država razmatraju postavljanje stanice za opažanje Sunca na jadranskoj obali. Tadašnji Savezni savjet za koordinaciju naučne djelatnosti bivše SFRJ prihvatio je taj poticaj i odobrio daljnje aktivnosti za njegovu provedbu. Uskoro se kao partneri u tom pothvatu izdvajaju Astronomski institut Čehoslovačke akademije znanosti (ČSAZ) iz Ondrejova pokraj Praga i Geodetski fakultet Sveučilišta u Zagrebu. U ožujku 1969. godine održan je na Geodetskom fakultetu u Zagrebu sastanak predstavnika Astronomskog instituta ČSAZ (V. Bumba, V. Rajsky, B. Valniček i K. Havliček) i astronomske delegacije spomenutoga Saveznog savjeta za koordinaciju naučnog rada SFRJ (P. Djurković, F. Dominko, L. Randić i P. Terzić), na kojem je dogovoreno uspostavljanje opservatorija na otoku Hvaru.

Lokacija otoka Hvara odabrana je zbog povoljnih astroklimatskih uvjeta i velikog broja sunčanih dana godišnje. V. Petković i L. Randić, djelatnici Geodetskog fakulteta iz Zagreba, obišli su nekoliko napuštenih mornaričkih izvidničkih postaja te kao najpovoljnije mjesto predložili tvrđavu Napoljun u neposrednoj blizini grada Hvara. Ta je tvrđava izgrađena 1812. godine, smještena je na vrhu brda (nadmorska visina oko 230 metara) i kulturnopovijesni je spomenik. S tvrđave se prostire slobodni horizont, što je bitno za provođenje astronomskih mjerenja.

Prema sporazumu čehoslovačka strana stavila je na raspolaganje dvostruki solarni teleskop i stelarni teleskop (o tim će teleskopima biti više riječi u idućem odjeljku), pripadne montaže i elektroničku opremu, paviljone za smještaj teleskopa, 4 montažne stambene kućice za smještaj opažača, namještaj, opremu za fotolaboratorij i mehaničku radionicu te projekt za izgradnju potrebnih objekata. Nadalje, jugoslavenska strana imala je obvezu izgradnje pristupne ceste do tvrđave Napoljun (duljine oko 2 km) i osposobljavanje objekta s pripadajućom infrastrukturom. Geodetski fakultet Sveučilišta u Zagrebu preuzima potkraj 1969. godine organizaciju izgradnje opservatorija, a za voditelja izgradnje imenovan je V. Petković. Radovi su se odvijali prema planu, sklopljeni su odgovarajući ugovori, dopremljena je oprema iz Čehoslovačke, pa je Opservatorij Hvar službeno započeo rad 1972. godine.

Navedimo sada samo nekoliko najvažnijih događaja u razvoju i nadogradnji infrastrukture Opservatorija Hvar. Pristupna cesta do Opservatorija dolazila je u sve lošije stanje pa je asfaltirana 1987. godine, što je omogućilo i opskrbu vodom cisternama gradskog vodovoda. Nadalje, 1989. godine 65-cm stelarni teleskop premješten je iz paviljona s pomičnim krovom smještenim unutar tvrđave u zgradu s astronomskom kupolom izgrađenom oko 250 m sjeverozapadno od tvrđave. To je omogućilo povećanje astronomski iskoristivih vedrih noći zbog povoljnijeg položaja s obzirom na buru i svjetlosno onečišćenje. Montažne kućice za smještaj opažača zamijenjene su 1991. godine zidanim objektima.

Tijekom Domovinskog rata, u razdoblju od listopada 1991. godine do kolovoza 1993. godine, s teleskopa su maknuti optički i elektronički dijelovi, koji su pohranjeni u skladište. Tvrđava Napoljun donekle ponovno preuzima svoju prvobitnu namjenu, jer je na tvrđavi postavljen radar kojim su se pratili brodovi JRM na tom dijelu Jadrana. Nakon vojno-redarstvene operacije »Oluja« Hrvatska vojska odlazi s Opservatorija. Ipak, unatoč ratu, već 1994. godine nastavljena su redovita astronomska opažanja i mjerenja.

Dvostruki teleskop za opažanje fotosfere i kromosfere Sunca

Sljedeći važan događaj u razvoju Opservatorija Hvar je postavljanje 1-m teleskopa namijenjenog za noćna opažanja. Riječ je o instrumentu Instituta za astronomiju Sveučilišta u Beču za koji je tražena odgovarajuća lokacija s obzirom na astroklimatske uvjete. Nastavno na kontakte spomenutog Instituta za astronomiju i Opservatorija Hvar, 1991. godine u Zagrebu je potpisan ugovor resornih ministarstava Republike Austrije i Republike Hrvatske o postavljanju i korištenju 1-m teleskopa. Austrijska strana prenosi prava korištenja 1-m teleskopa na Opservatorij Hvar, financira obnovu teleskopa, 7-m kupolu i CCD fotometarsku kameru te sufinancira izgradnju paviljona. Hrvatska strana osigurava infrastrukturu: probijanje ceste i izgradnju paviljona, te snosi troškove pogona 1-m teleskopa. Radovi su dovršeni 1997. godine, kad je austrijsko-hrvatski teleskop svečano pušten u pogon.

Već nekoliko godina nakon osnutka Opservatorija Hvar pokazala se potreba izdavanja vlastitog časopisa sa svrhom upoznavanja domaće i međunarodne znanstvene i stručne javnosti s rezultatima rada Opservatorija Hvar. Tako je 1977. godine započelo izlaženje znanstvenog časopisa Hvar Observatory Bulletin, na engleskom jeziku (u prvom razdoblju izlaženja članci su imali i sažetke na hrvatskom jeziku). U početku je namjera bila objavljivati radove iz područja astrofizike, geodezije i geofizike, ali tijekom godina prevladali su radovi iz područja astrofizike, pa je 2006. godine časopis preimenovan u Central European Astrophysical Bulletin. Time je naglašeno i pozicioniranje časopisa u europskom (napose srednjoeuropskom) istraživačkom prostoru, premda su u njemu objavljivali autori iz velikog broja država s gotovo svih kontinenata. Osim redovitih znanstvenih radova u časopisu je objavljen niz zbornika radova s konferencija koje je organizirao Opservatorij Hvar (napose niz Hvarskih astrofizičkih kolokvija) te sa znanstvenih skupova održanih u Austriji (napose niz Srednjoeuropskih znanstvenih sastanaka iz područja fizike Sunca). Do sada je izašlo 38 godišta Hvar Observatory Bulletina (vol. 1–29) i Central European Astrophysical Bulletina (vol. 30–38). U prvom je razdoblju glavni urednik bio V. Vujnović (1977–1990), a nakon toga slijede V. Ruždjak (1991– 2013) i D. Ruždjak (od 2014).

Kadrovska struktura zaposlenika Opservatorija Hvar odražava dugotrajni i mukotrpni proces obrazovanja i školovanja odgovarajućega znanstvenoga kadra (profesionalni astronomi/astrofizičari). Trenutačno je na Opservatoriju Hvar zaposleno 8 astronoma/astrofizičara i jedan viši tehničar sa stalnim boravkom na Hvaru. Djelatnici Opservatorija Hvar sudjeluju u razgranatoj međunarodnoj znanstvenoj suradnji (sudjelujući u nizu međunarodnih znanstvenih projekata, te kao gosti na priznatim svjetskim astrofizičkim institutima i kao domaćini prilikom boravaka stranih znanstvenika u Hrvatskoj) te u sveučilišnoj nastavi astrofizike i bliskih predmeta u Hrvatskoj i inozemstvu. Ovaj dio prikaza Opservatorija Hvar završavamo popisom njegovih pročelnika/predstojnika: V. Petković (1969–1973), L. Randić (1973–1974), V. Petković (1975–1981), V. Ruždjak (1981–1985), N. Solarić (1985–1987), V. Ruždjak (1987–2012), R. Brajša (od 2013).

Teleskopi Opservatorija Hvar

Teleskopi Opservatorija Hvar mogu se prema namjeni podijeliti u dvije skupine: za opažanje Sunca i za opažanje noćnog neba. Sa Sunca nam dolazi velika količina svjetlosti (za razliku od zvijezda), pa su stoga teleskopi za opažanje Sunca redovito manjeg promjera od teleskopa za opažanje zvijezda. Zbog velike količine svjetlosti okom se nikada ne smije opažati Sunce teleskopom, jer bi moglo nastati ozbiljno oštećenje vida.

65-cm teleskop Opservatorija Hvar namijenjen mjerenju sjaja zvijezda

Opažanju Sunca služi dvostruki solarni teleskop, tj. dva teleskopa instalirana na istoj montaži. Riječ je o teleskopima refraktorima čija se optika sastoji od leća. Prvi teleskop namijenjen je opažanjima i snimanjima Sunčeve fotosfere (fotosfera je vidljivi, najniži sloj Sunčeve atmosfere). Fotosferski teleskop ima promjer objektiva 217 mm i žarišnu daljinu 2450 mm. Njegovi filtri propuštaju tzv. bijelu svjetlost iz kontinuiranog dijela Sunčeva spektra u vidljivom području. Drugi solarni teleskop namijenjen je opažanjima i snimanjima Sunčeve kromosfere (kromosfera je idući sloj Sunčeve atmosfere, iznad spomenute fotosfere). Kromosferski teleskop ima promjer objektiva 130 mm i žarišnu daljinu 1950 mm. Na tom se teleskopu nalazi tzv. H-alfa filtar koji propušta svjetlost vodikove spektralne linije H-alfa valne duljine 656,3 nm, koja se također nalazi u vidljivom dijelu spektra. Oba spomenuta solarna teleskopa postavljena su na istoj, tzv. njemačkoj paralaktičnoj montaži. Originalno su aktivna područja Sunčeve fotosfere i kromosfere snimana na fotografski film. Potkraj 90-ih godina XX. stoljeća na fotosferski i kromosferski teleskop montirane su CCD kamere, te je uveden videosustav za opažanje i snimanje na kasete. Potpuno digitalni sustav za opažanje i snimanje uveden je na kromosferski teleskop 2004. godine, te nekoliko godina poslije i na fotosferski teleskop. Time su omogućena opažanja Sunca na zaslonu računala i pohranjivanje slika u digitalnom obliku priređenih za daljnju obradu.

Noćnim astronomskim opažanjima, prije svega mjerenju sjaja zvijezda, namijenjena su dva teleskopa reflektora smještena u zasebne astronomske kupole, koje su izgrađene nekoliko stotina metara sjeverozapadno od tvrđave. Osim nedostatka prostora unutar tvrđave, glavna je prednost izmještenog položaja bolja zaštita od svjetlosnog onečišćenja. Za razliku od prije spomenutih teleskopa refraktora, teleskopi reflektori sastoje se u prvom redu od zrcala.

Kupola 65-cm teleskopa Opservatorija Hvar

Prvi teleskop za opažanje zvijezda ima primarno zrcalo promjera 650 mm i sekundarno zrcalo promjera 300 mm. Smješten je u kupoli promjera 5 metara (Zeiss-Jena). Teleskop je izrađen u cassegrainovoj izvedbi, a upotrebljava se žarišni omjer f/11,2. Na teleskop je montiran fotometar koji sadrži okular s nitnim križem, izmjenjive dijafragme i filtre, napose za tzv. UBV sustav, te fotomultiplikator i brojač. Glavna je namjena tog teleskopa mjerenje sjaja promjenljivih zvijezda različitih vrsta, o čemu će biti više riječi u idućem odjeljku. Drugi teleskop je austrijsko-hrvatski 1-m teleskop, koji ima primarno zrcalo promjera 1060 mm. Kao sekundarno zrcalo mogu se koristiti dva zrcala, jedno promjera 400 mm sa žarišnim omjerom f/6,8 i drugo promjera 260 mm sa žarišnim omjerom f/15. Taj je teleskop napravljen u Ritchey-Chretienovoj izvedbi i postavljen je na tzv. engleskoj montaži sa zapornim mehanizmom za praćenje. Usmjeravanje teleskopa na odabrani objekt na nebu kao i kontrola njegova pogona obavljaju se pomoću računala. Glavne su mogućnosti tog teleskopa opažanje malih tijela Sunčeva, zvijezda i galaktika. Teleskop je opremljen CCD fotometarskom kamerom koja omogućuje mjerenja promjena sjaja zvijezda kao i njihov digitalni zapis priređen za daljnju obradu. Osim toga, nedavno su pomoću tog teleskopa obavljena i prva pokusna spektroskopska opažanja zvijezda. Austrijsko-hrvatski 1-m teleskop smješten je u Ash-Dome kupoli promjera 7 metara.

Možemo zaključiti da sva četiri teleskopa Opservatorija Hvar čine značajnu astronomsku infrastrukturu, koja omogućuje nekoliko različitih vrsta suvremenih astrofizičkih mjerenja. Ta se opažanja obavljaju u okviru razgranate međunarodne suradnje i njihova vrijednost očituje se napose u komplementarnosti s opažanjima drugih teleskopa smještenih na satelitima i na Zemljinu tlu.

Suvremena astrofizička istraživanja koja se provode na Opservatoriju Hvar

Glavna područja astrofizičkih istraživanja koja provode znanstvenici Opservatorija Hvar jesu fizika Sunca, napose proučavanje fizikalnih procesa u atmosferi Sunca, istraživanja vezana uz fiziku sustava Sunce–Zemlja (tzv. svemirska prognostika u Sunčevu sustavu) i proučavanje fizikalnih procesa kod zvijezda. U nastavku ovog odjeljka ukratko ćemo opisati samo neke najvažnije znanstvene teme koje se proučavaju na Opservatoriju Hvar.

Austrijsko-hrvatski 1-m teleskop Opservatorija Hvar

Opažanja Sunca na Opservatoriju Hvar obuhvaćaju praćenje aktivnih područja u Sunčevoj fotosferi i kromosferi. Aktivna područja u fotosferi vide se kao grupe Sunčevih pjega (tamne strukture jakih magnetskih polja), a u kromosferi kao svijetla, emisijska područja u kojima može doći do pojave bljeskova (iznenadno povećanje sjaja zbog prespajanja magnetskih silnica). Nadalje, opažaju se pojave na rubu Sunčeva diska, kao što su prominencije (velike strukture u atmosferi Sunca, veće gustoće i niže temperature od okoline). Radi sveobuhvatnog proučavanja tih pojava spomenuta opažanja u optičkom dijelu spektra nadopunjavaju se istodobnim mjerenjima u drugim dijelovima spektra, napose u radiovalnom, ultraljubičastom i rend­genskom dijelu spektra. Zbog toga je osobito važna dobra suradnja i koordinacija s drugim zemaljskim i satelitskim opservatorijima. Vrijedi istaknuti da je tijekom jednog od međunarodnih znanstvenih skupova održanih na Hvaru 1989. godine prihvaćen tzv. Hvarski model prominencija, koji je pod nazivom »Hvar Prominence Model« ušao u znanstvenu literaturu. Riječ je o nizu fizikalnih parametara (tlak, temperatura, gustoća, itd.) karakterističnih za prominencije. U današnje vrijeme postoje tri glavna problema u fizici Sunca koja još nisu u potpunosti riješena na zadovoljavajući način. Riječ je o 11-godišnjem ciklusu Sunčeve aktivnosti (te s njim povezanim magnetohidrodinamičkim Sunčevim dinamom), fizikalnom objašnjenju Sunčevih bljeskova i problemu grijanja Sunčeve korone (vanjski vrući sloj atmosfere Sunca). Astronomi Opservatorija Hvar bave se svim trima spomenutim temama, te su do sada znatno pridonijeli razrješenju prva dva problema.

Kupola austrijsko-hrvatskog 1-m teleskopa Opservatorija Hvar

Nadovezujući se na opisane teme iz fizike Sunca, dolazimo do pojma svemirske prognostike, koja se bavi predviđanjem uvjeta u Zemljinu okolišu i međuplanetarnom prostoru. Pojam svemirske prognostike (»space weather«) nastao je u analogiji sa zemaljskom meteorologijom. Uzmimo jedan primjer: uskladištena energija u magnetskim poljima Sunčeve atmosfere oslobađa se u bljeskovima i prenosi iz Sunčeve atmosfere u međuplanetarni prostor. Kao posljedica bljeskova dolazi do pojačanja kratkovalnog radiozračenja, izbačaja čestica ubrzanih do relativističkih brzina i koroninih izbačaja, što može dovesti do poremećaja u Zemljinoj magnetosferi, ionosferi i biosferi. U tom kontekstu važno je proučavati vezu bljeskova, eruptivnih prominencija i koroninih izbačaja. Kad dođe do koronina izbačaja, bitno je predvidjeti hoće li on zahvatiti Zemlju i neki od planeta, npr. Mars. Tako je na Opservatoriju Hvar izrađen numerički model koji predviđa hoće li neki koronin izbačaj zahvatiti Zemlju i kad će se to dogoditi. Drugi pravac istraživanja u okviru svemirske prognostike bavi se matematičkim predviđanjem razine Sunčeve aktivnosti. Astronomi Opservatorija Hvar razvili su nekoliko matematičkih metoda za predviđanje Sunčeve aktivnosti na skali od nekoliko godina. Iduća važna analizirana tema pitanje je odnosa periodičkog, nasumičnog i kaotičnog aspekta Sunčeva ciklusa. Na kraju valja spomenuti mogući utjecaj promjena Sunčeve aktivnosti i razine kozmičkog zračenja na klimatske promjene na Zemlji, npr. na formiranje oblaka u Zemljinoj atmosferi.

Velika grupa Sunčevih pjega snimljena fotosferskim teleskopom Opservatorija Hvar blizu ruba Sunčeva diska 23. rujna 2011.

Aktivno područje na Suncu snimljeno kromosferskim teleskopom Opservatorija Hvar 4. srpnja 2012.

Bljesak u aktivnom području blizu ruba Sunčeva diska snimljen kromosferskim teleskopom Opservatorija Hvar 27. kolovoza 2015.

Glavno je težište rada Opservatorija Hvar na području fizike zvijezda zvjezdana fotometrija, tj. mjerenje promjena njihova sjaja. Zvijezde mogu mijenjati sjaj iz različitih razloga, kao što su npr. pulsiranje zvijezde, promjene fizikalnih uvjeta u atmosferama zvijezda te pomrčine dvojnih zvijezda koje se opažaju u ravnini njihove putanje (tzv. pomrčinski promjenljive zvijezde). Nužna je pretpostavka uspješnih fotometrijskih mjerenja točno određivanje koeficijenata atmosferske ekstinkcije i koeficijenata za pretvorbu instrumentalnih zvjezdanih veličina u međunarodne standardne vrijednosti. Do sada je na Opservatoriju Hvar obavljeno više od 100.000 fotometrijskih mjerenja promjenljivih zvijezda. Nadalje, otkriveno je do tada nekoliko neidentificiranih promjenljivih zvijezda, premda takva otkrića ne pripadaju među glavne ciljeve stelarnih opažanja na Opservatoriju Hvar. Fotometrijska mjerenja obavljena na 65-cm teleskopu Opservatorija Hvar sustavno se obrađuju i transformiraju u međunarodni standardni sustav te pohranjuju u Hvarsko-ondrejovski fotometrijski arhiv. Danas je to najbolji arhiv te vrste u svijetu, napose zbog svoje homogenosti i brojnosti mjerenja. Najveći broj hvarskih fotometrijskih mjerenja odnosi se na tzv. Be zvijezde, određene vrste pomrčinski promjenljivih zvijezda i kemijski pekulijarne zvijezde. Kao primjer razmotrimo pobliže proučavanja fizikalnih svojstava Be zvijezda. Riječ je o zvijezdama spektralnog razreda B (prema tzv. Hertz­sprung-Russellovu dijagramu) s izraženim emisijskim linijama u spektru. Be zvijezde imaju plinoviti omotač, pa se nastoje istražiti fizikalni procesi koji dovode do stvaranja tog omotača. Prema jednoj pretpostavci Be zvijezde su zapravo dvojni sustavi u kojima dolazi do izmjene mase među zvijezdama koje čine sustav.

Zaključno možemo istaknuti da Opservatorij Hvar Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu ima istaknutu ulogu u astrofizičkim i astronomskim istraživanjima u Republici Hrvatskoj i šire, što se osobito odražava u velikoj znanstvenoj produktivnosti njegovih djelatnika. Prema bibliografskoj bazi NASA – Astrophysics Data System, astronomi s Opservatorija Hvar do sada su objavili više od 630 znanstvenih radova, koji su citirani više od 6500 puta. Za očekivati je da će se ta uspješna znanstvenoistraživačka djelatnost Opservatorija Hvar nastaviti i u budućnosti daljnjom modernizacijom njegove infrastrukture i nastavkom sveobuhvatne međunarodne suradnje, napose uključivanjem u nove europske i svjetske znanstvene projekte.n

Ruždjak, V.: 1993., »Zvjezdarnica HPD i Opservatorij Hvar«, Pogled u svemirski ocean. U spomen 90. obljetnice Zvjezdarnice u Zagrebu 1903.–1993., Zvjezdarnica Hrvatskoga prirodoslovnog društva, Zagreb, 173–176.

Ruždjak, V., Božić, H.: 2002., »Trideset godina djelatnosti Opservatorija Hvar«, Zbornik Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu povodom 40. obljetnice samostalnog djelovanja 1962.–2002., Zagreb, 217–235.

Ruždjak, V.: 2003., »Znanstveni rad na Zvjezdarnici«, Spomenica Zvjezdarnice Zagreb 1903.–2003., ZAS – Zvjezdarnica Zagreb, 62–68.

Ruždjak, V.: 2007., »Opservatorij Hvar«, Spomenica Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu 1962.–2007., Zagreb, 48–50.

Ruždjak, V.: 2010., »Opservatorij Hvar«, Čovjek i svemir, 2010–2011., br. 2, 10–11.