Svemirski teleskop Hubble: astronomi Udio 17 najboljih prostornih fotografija

U ovoj posebnoj značajci pozvali smo vrhunske astronome da odaberu sliku Hubble svemirskog teleskopa koja za njih ima najviše znanstvene važnosti. Slike koje su odabrali nisu uvijek šareni snimci slave koji naseljavaju bezbrojne "najbolje" galerije na internetu, nego njihov utjecaj dolazi u znanstvenim spoznajama koje otkrivaju.

Tanya Hill, Muzej Victoria

Moj najdraži astronomski objekt je maglica Orion - lijep i blizak oblak plina koji aktivno stvara zvijezde. Bio sam srednjoškolac kada sam prvi put vidio maglicu kroz mali teleskop i to mi je dalo takav osjećaj postignuća da sam ručno usmjerio teleskop u pravom smjeru i, nakon što sam malo lovio, konačno je pratio u nebo (nije bilo automatskog "go-to" gumba na tom teleskopu).

Dakako, ono što sam vidjela davno bila je nevjerojatno nježan i tanak oblak plina u crno-bijeloj boji. Jedna od prekrasnih stvari koje Hubble radi jest otkriti boje svemira. A ova slika Orionove maglice je naša najbolja prilika da zamislimo kako bi to izgledalo kad bismo mogli otići tamo i vidjeti ga izbliza.

Toliko je Hubbleovih slika postalo ikoničkim, a za mene je radost vidjeti njezine prekrasne slike koje zajedno dovode znanost i umjetnost na način koji uključuje javnost. Na ulazu u moj ured nalazi se golema kopija ove slike na zidu širine 4 m i visine 2,5 m. Mogu vam reći, to je lijep način za početak svakog radnog dana.

Michael Brown, Sveučilište Monash

Utjecaj fragmenata kometa Shoemaker Levy 9 s Jupiterom u srpnju 1994. bio je prvi put da su astronomi unaprijed upozorili na planetarni sudar. Mnogi svjetski teleskopi, uključujući i nedavno popravljeno Hubble, okrenuli su pogled na divovsku planetu.

Pad kometa bio je i moje prvo profesionalno iskustvo opservacijske astronomije. Iz ledene kupole na brdu Stromlo, nadali smo se da ćemo vidjeti Jupiterove mjesece koji reflektiraju svjetlost od fragmenata kometa koji udaraju u udaljenu stranu Jupitera. Nažalost, nismo vidjeli bljeskove svjetlosti iz Jupiterovih mjeseca.

Međutim, Hubble je dobio nevjerojatan i neočekivan pogled. Udarci na suprotnoj strani Jupitera proizveli su perje koje su se uzdizale tako daleko iznad Jupiterovih oblaka da su se nakratko pojavile sa Zemlje.

Dok se Jupiter okretao oko svoje osi, pojavili su se golemi tamni ožiljci. Svaki ožiljak bio je posljedica udara kometa, a neki ožiljci bili su veći od našeg mjeseca. Za astronome diljem svijeta, to je bio vidik koji je ispao iz čeljusti.

William Kurth, Sveučilište u Iowi

Ovaj par slika prikazuje spektakularni spektar ultraljubičastih aurora koji se pojavljuju u blizini Saturnovog sjevernog pola 2013. Dvije slike snimljene su samo 18 sati, ali pokazuju promjene u svjetlini i obliku aurore. Ove smo slike koristili kako bismo bolje razumjeli koliko je utjecaja sunčevog vjetra na aurore.

Koristili smo Hubbleove fotografije kakve smo dobili od mojih kolega astronoma kako bismo pratili aurore dok koristimo letjelicu Cassini, u orbiti oko Saturna, kako bismo promatrali radio emisije povezane sa svjetlima. Uspjeli smo utvrditi da je svjetlost aurore povezana s većim radio intenzitetom.

Stoga, mogu koristiti Cassinijeve neprekidne radijske opservacije kako bih rekao da li su aurore aktivne, čak i ako nemamo uvijek slike za gledanje. To je bio veliki napor, uključujući mnoge Cassini istražitelje i astronome sa Zemlje.

John Clarke, Sveučilište u Bostonu

Ova daleko ultraljubičasta slika Jupiterove sjeverne aurore pokazuje stalni napredak u sposobnosti Hubbleovih znanstvenih instrumenata. Spektrograf svemirskog teleskopa (STIS) prvi je put pokazao cijeli spektar auroralnih emisija koje smo tek počeli razumjeti.

Ranija kamera planetarne kamere 2 (WFPC2) pokazala je da se Jupiterove auroralne emisije rotiraju s planetom, umjesto da se fiksiraju smjerom prema Suncu, pa se Jupiter nije ponašao kao Zemlja.

Znali smo da postoji aurora od strujanja mega-ampere koja teče od Ioa uz magnetsko polje do Jupitera, ali nismo bili sigurni da će se to dogoditi s drugim satelitima. Iako je bilo mnogo ultraljubičastih slika Jupitera snimljenih sa STIS-om, sviđa mi se ova, jer jasno pokazuje auroralne emisije iz magnetskih otisaka Jupiterovih mjeseci Io, Europa i Ganymede, a Io-ova emisija jasno pokazuje visinu auroralne zavjese. Meni izgleda trodimenzionalno.

Fred Watson, australska astronomska opservatorija

Dobro pogledajte ove slike patuljastog planeta, Plutona, koje pokazuju detalje na krajnjoj granici Hubbleovih sposobnosti. Za nekoliko dana, oni će biti stari šešir, i nitko se neće više truditi gledati ih ponovno.

Zašto? Zato što će početkom svibnja svemirska letjelica New Horizons biti dovoljno blizu Plutonu jer će njezini fotoaparati otkriti bolje detalje, budući da se plovilo približava sastanku 14. srpnja.

Ipak, ovaj slijed slika - koji datira iz ranih 2000-ih - dao je planetarnim znanstvenicima svoje najbolje dosadašnje uvide, raznolike boje koje otkrivaju suptilne varijacije u Plutonovoj površinskoj kemiji. Ta žućkasta regija koja je istaknuta u središnjoj slici, na primjer, ima višak smrznutog ugljičnog monoksida. Zašto bi to trebalo biti je nepoznato.

Hablovske slike su još značajnije s obzirom da je Pluton samo 2/3 promjera našeg mjeseca, ali gotovo 13.000 puta dalje.

Chris Tinney, Sveučilište New South Wales

Jednom sam uvukao ženu u ured kako bih joj s ponosom pokazao rezultate nekih snimaka snimljenih na anglo-australskom teleskopu s (tada) novom i (tada) najmodernijom slikom od 8192 x 1892 piksela. Slike su bile tako velike da su morale biti ispisane na više A4 stranica, a zatim su se spojile kako bi stvorile veliku crno-bijelu kartu skupine galaksija koje su prekrivale cijeli zid.

Bio sam zgnječen kad je pogledala i rekla: "Izgleda kao plijesan."

Što samo pokazuje da najbolja znanost nije uvijek najljepša.

Moj izbor najveće slike iz HST-a još je jedna crno-bijela slika iz 2012. koja također "izgleda kao kalup". Ali zakopana u srcu slike je naizgled nezamjetna blijeda točka. Međutim, to je potvrđeno otkrivanje najhladnijeg primjera otkrivenog smeđeg patuljka. Objekt koji vreba manje od 10 parseka (32,6 svjetlosnih godina) udaljen od sunca s temperaturom od oko 350 Kelvina (77 stupnjeva Celzija) - hladnije od šalice čaja!

I do danas ostaje jedan od najhladnijih kompaktnih predmeta koje smo otkrili izvan Sunčevog sustava.

Lucas Macri, sveučilište Texas A&M

Godine 2004. bio sam dio tima koji je nedavno instaliran napredni fotoaparat za istraživanje (ACS) na Hubbleu promatrao malu regiju diska obližnje spiralne galaksije (Messier 106) u 12 navrata unutar 45 dana. Ta su nam zapažanja omogućila da otkrijemo više od 200 varijabli Cepheid, koje su vrlo korisne za mjerenje udaljenosti do galaksija i naposljetku za određivanje brzine širenja svemira (prikladno nazvana Hubbleova konstanta).

Ova metoda zahtijeva pravilnu kalibraciju svjetlosti Cepheid, što se može učiniti u Messieru 106 zahvaljujući vrlo preciznoj i točnoj procjeni udaljenosti do ove galaksije (24,8 milijuna svjetlosnih godina, 3% ili više) dobivenih putem radio-zapažanja vode. oblaci koji kruže oko masivne crne rupe u njezinom središtu (nisu uključeni u sliku).

Nekoliko godina kasnije, bio sam uključen u neki drugi projekt koji je koristio ova opažanja kao prvi korak u snažnoj ljestvici kosmičkih udaljenosti i odredio vrijednost Hubble konstante s ukupnom nesigurnošću od 3%.

Howard Bond, Sveučilište Pennsylvania State

Jedna od slika koja me najviše uzbuđivala - iako nikad nije postala poznata - bila je naša prva svjetlosna jeka oko čudne eksplozivne zvijezde V838 Monocerotis. Njegova erupcija otkrivena je u siječnju 2002. godine, a njezin je svjetlosni odjek otkriven otprilike mjesec dana kasnije, oba iz malih zemaljskih teleskopa.

Iako svjetlost od eksplozije putuje ravno na Zemlju, ona također izlazi na stranu, odbija se od obližnje prašine i kasnije dolazi na Zemlju, stvarajući "jeku".

Astronauti su u ožujku 2002. servisirali Hubble, instalirajući novu naprednu kameru za istraživanje (ACS). U travnju smo bili jedan od prvih koji je koristio ACS za znanstvena promatranja.

Uvijek sam volio misliti da je NASA nekako znala da je svjetlo iz V838 na putu prema nama s udaljenosti od 20.000 svjetlosnih godina i da je ACS instaliran baš na vrijeme! Slika, čak iu samo jednoj boji, bila je nevjerojatna. Dobili smo mnogo više Hubbleovih opažanja jeke tijekom narednog desetljeća, a oni su neki od najspektakularnijih od svih, i vrlo poznati, ali još se sjećam kako sam bio oduševljen kad sam vidio ovu prvu.

Philip Kaaret, Sveučilište u Iowi

Galaksije čine zvijezde. Neke od tih zvijezda završavaju svoje "normalne" živote urušavajući se u crne rupe, ali onda počinju novi životi kao snažni rendgenski emiteri napajani plinom isisavši zvijezdu pratioca.

Dobio sam tu Hubble-ovu sliku (u crvenoj boji) galaksije Medusa kako bih bolje razumio odnos između rendgenskih binarnih crnih rupa i stvaranja zvijezda. Upečatljiv izgled Meduze nastaje jer je to sudar između dvije galaksije - "kosa" je ostatak jedne galaksije rastrgane od strane gravitacije druge. Plava na slici prikazuje rendgenske zrake, snimljene rendgenskom opservatorijom Chandra. Plave točkice su crne rupe.

Raniji radovi sugerirali su da je broj rendgenskih binarnih datoteka jednostavno proporcionalan brzini kojom galaksija domaćin formira zvijezde. Ove slike Meduze dopustile su nam da pokažemo da isti odnos ima, čak i usred galaktičkih sudara.

Mike Eracleous, Sveučilište Pennsylvania State

Neke slike Hubble svemirskog teleskopa koje mi se jako sviđaju pokazuju međudjelujuće i spajajuće galaksije, kao što su antene (NGC 4038 i NGC 4039), miševi (NGC 4676), galaksija s kotačićima (ESO 350-40) i mnogi drugi bez nadimaka.

To su spektakularni primjeri nasilnih događaja koji su uobičajeni u evoluciji galaksija. Slike nam pružaju izuzetne detalje o tome što se događa tijekom tih interakcija: izobličenje galaksija, kanaliziranje plina prema njihovim središtima i stvaranje zvijezda.

Smatram da su ove slike vrlo korisne kada široj javnosti objašnjavam kontekst vlastitog istraživanja, prirasta plina supermasivnim crnim rupama u središtima takvih galaksija. Posebno uredan i koristan videozapis koji je sastavio Frank Summers na Institutu za svemirski teleskop (STScI), ilustrirajući ono što učimo uspoređujući takve slike s modelima sudara galaksija.

Michael Drinkwater, Sveučilište u Queenslandu

Naše najbolje računalne simulacije govore nam da galaksije rastu tako što se sudaraju i spajaju jedna s drugom. Isto tako, naše teorije nam govore da kada se dvije spiralne galaksije sudaraju, one bi trebale tvoriti veliku eliptičnu galaksiju. Ali zapravo gledajući to se događa sasvim druga priča!

Ova prekrasna Hubble slika je zarobila sudar galaksije u akciji. To nam ne govori samo da su naša predviđanja dobra, ali nam dopušta da počnemo raditi na detaljima jer sada možemo vidjeti što se zapravo događa.

Postoje vatromet novih formacija zvijezda izazvanih kad se oblaci plina sudaraju i nastaju ogromni poremećaji dok se spiralni krakovi raspadaju. Pred nama je dug put prije nego što u potpunosti razumijemo kako se formiraju velike galaksije, ali slike poput ove ukazuju na put.

Roberto Soria, Sveučilište ICRAR-Curtin

To je pogled na najvišu razlučivost kolimiranog mlaza koji radi na supermasivnoj crnoj rupi u jezgri galaksije M87 (najveća galaksija u skupini Djevica, 55 milijuna svjetlosnih godina od nas).

Mlaz izbacuje iz vruće regije plazme koja okružuje crnu rupu (gore lijevo) i možemo je vidjeti kako struji kroz galaksiju, na udaljenosti od 6000 svjetlosnih godina. Bijelo / ljubičasto svjetlo mlaza u ovoj zapanjujućoj slici proizvodi se strujama elektrona koje se vrte oko linija magnetskog polja brzinom od oko 98% brzine svjetlosti.

Razumijevanje energetskog proračuna crnih rupa izazovan je i fascinantan problem u astrofizici. Kada plin padne u crnu rupu, oslobađa se ogromna količina energije u obliku vidljive svjetlosti, rendgenskih zraka i mlazova elektrona i pozitrona koji putuju gotovo brzinom svjetlosti. S Hubbleom možemo izmjeriti veličinu crne rupe (tisuću puta veću od središnje crne rupe naše galaksije), energiju i brzinu njegovog mlaza i strukturu magnetskog polja koje ga kolimira.

Jane Charlton, Državno sveučilište Pennsylvania

Kada je moj prijedlog Hubble svemirskog teleskopa prihvaćen 1998. godine, bio je to jedan od najvećih uzbuđenja u mom životu. Zamislite da će mi teleskop zarobiti Stephanov kvintet, zapanjujuću kompaktnu skupinu galaksija!

Tijekom idućih milijardu godina galaksije Stephanovog kvinteta nastavit će se u svom veličanstvenom plesu, vođenom gravitacijskim privlačenjem jedne druge. Na kraju će se spojiti, promijeniti svoje oblike i na kraju postati jedno.

Od tada smo primijetili nekoliko drugih kompaktnih skupina galaksija s Hubbleom, ali Stephanov kvintet će uvijek biti poseban jer je njegov plin oslobođen iz svojih galaksija i svijetli u dramatičnim rafalima međugalaktičkog stvaranja zvijezda. Kakva dobra stvar biti živa u vrijeme kada možemo izgraditi Hubble i gurati naše umove kako bismo uvidjeli značenje tih signala iz našeg svemira. Hvala svim junacima koji su stvorili i održali Hubblea.

Geraint Lewis, Sveučilište u Sydneyu

Kad je Hubble pokrenut 1990., počeo sam doktorirati. proučava gravitacijsko lečenje, djelovanje mase na savijanje staza svjetlosnih zraka dok putuju svemirom.

Hubbleova slika masivnog skupa galaksija, Abell 2218, oštro fokusira te gravitacijske leće, otkrivajući kako masivna količina tamne tvari prisutna u grozdu - materija koja povezuje više stotina galaksija - povećava svjetlo iz izvora mnogo puta više daleka.

Dok duboko zurite u sliku, ove visoko uvećane slike vidljive su kao duge tanke pruge, iskrivljene poglede galaksija za bebe koje bi inače bilo nemoguće otkriti.

To vam daje stanku kako biste pomislili da takve gravitacijske leće, djelujući kao prirodni teleskopi, koriste gravitacijsko povlačenje iz nevidljive materije kako bi otkrile nevjerojatne detalje svemira koje normalno ne možemo vidjeti!

Rachel Webster, Sveučilište u Melbourneu

Gravitacijsko lečenje je izvanredna manifestacija učinka mase na oblik prostor-vremena u našem svemiru. U suštini, tamo gdje je masa, prostor je zakrivljen, tako da objekti gledani u daljini, izvan tih masovnih struktura, imaju iskrivljene slike.

To je nešto poput fatamorgane; uistinu, to je izraz koji francuski koriste za ovaj učinak. U ranim danima svemirskog teleskopa Hubble, pojavila se slika učinaka leće masivnog skupa galaksija: sićušne pozadinske galaksije bile su rastegnute i iskrivljene, ali su prihvatile grozd, gotovo kao par ruku.

Bio sam zapanjen. To je bila počast izvanrednoj rezoluciji teleskopa, koja je djelovala daleko iznad Zemljine atmosfere. Gledano sa zemlje, te neobične tanke pruge galaktičkog svjetla bile bi razmazane i ne bi se mogle razlikovati od pozadinske buke.

Moj razred treće godine astrofizike istraživao je 100 najboljih snimaka Hubblea, a najviše su ih impresionirale izvanredne, ali istinite boje oblaka plina. Međutim, ne mogu proći pored slike koja prikazuje učinak mase na samu tkaninu našeg svemira.

Kim-Vy Tran, Texas A&M

Sa Općom relativnošću, Einstein je pretpostavio da materija mijenja prostor-vrijeme i može saviti svjetlo. Fascinantna posljedica je da će vrlo masivni objekti u svemiru povećati svjetlost iz udaljenih galaksija, u biti postati kozmički teleskopi.

Sa svemirskim teleskopom Hubble, sada smo iskoristili ovu moćnu sposobnost da se vratimo u prošlost u potrazi za prvim galaksijama.

Ova Hubble slika prikazuje košnicu galaksija koje imaju dovoljno mase da savijaju svjetlost iz vrlo udaljenih galaksija u svijetle lukove. Moj prvi projekt kao postdiplomskog studenta bio je proučavanje ovih izvanrednih predmeta i još uvijek koristim Hubble danas da istražim prirodu galaksija u svemirskom vremenu.

Alan Duffy, Tehnološko sveučilište Swinburne

Za ljudsko oko, noćno nebo na ovoj slici je potpuno prazno. Malena regija koja nije deblja od zrna riže koja je držana na duljini ruku. Svemirski teleskop Hubble bio je usmjeren na ovo područje 12 punih dana, puštajući da svjetlost pogodi detektore i polako, jedan po jedan, pojavljuju se galaksije, sve dok se cijela slika ne napuni s 10.000 galaksija koje se protežu svemirom.

Najudaljenije su sitne crvene točkice udaljene desetke milijardi svjetlosnih godina, koje datiraju još od nekoliko stotina milijuna godina nakon Velikog praska. Znanstvena vrijednost ove jedinstvene slike je ogromna. On je revolucionirao naše teorije o tome kako rane galaksije mogu nastati i koliko brzo mogu rasti. Povijest našeg svemira, kao i bogata raznolikost oblika i veličina galaksija, sadržana je u jednoj slici.

Za mene, ono što doista čini ovu sliku izvanrednom je to što daje uvid u mjerilo našeg vidljivog svemira. Toliko galaksija u tako malom području implicira da postoji 100 tisuća milijuna galaksija na cijelom noćnom nebu. Cijela galaksija za svaku zvijezdu u našem Mliječnom putu!

James Bullock, Sveučilište u Kaliforniji, Irvine

To je ono što Hubble ima. Jedan pogled koji može izazvati strahopoštovanje može toliko razotkriti naš svemir: njegovu daleku prošlost, njezinu stalnu skupštinu, pa čak i temeljne fizičke zakone koji sve to povezuju.

Gledamo kroz srce gomile galaksija. Te sjajne bijele kugle su gigantske galaksije koje su dominirale središtem klastera. Pogledajte pažljivo i vidjet ćete raspršene komadiće bijelog svjetla koje su im otrgnute! Klaster se ponaša kao gravitacijski mješač, koji mnoštvo pojedinačnih galaksija pretvara u jedan oblak zvijezda.

Ali sam grozd je samo prvo poglavlje u kozmičkoj priči koja se ovdje otkriva. Vidiš one plave prstenove i lukove? To su iskrivljene slike drugih galaksija koje se nalaze daleko u daljini.

Ogromna gravitacija grozda uzrokuje iskrivljenje prostora i vremena oko njega. Kako svjetlost iz udaljenih galaksija prolazi, ona je prisiljena savijati se u čudne oblike, kao što bi iskrivljena povećala iskrivila i posvijetlila naš pogled na slabu svijeću. Uzimajući u obzir naše razumijevanje Einsteinove opće relativnosti, Hubble koristi klaster kao gravitacijski teleskop, dopuštajući nam da vidimo dalje i slabije nego ikad prije moguće. Gledamo daleko u prošlost da vidimo galaksije kao što su bile prije više od 13 milijardi godina!

Kao teoretičar, želim razumjeti puni životni ciklus galaksija - kako se rađaju (male, plave, pune novih zvijezda), kako rastu, i na kraju kako umiru (velike, crvene, blijedi u svjetlu drevnih zvijezde). Hubble nam omogućuje povezivanje tih faza. Neke od najslabijih, najudaljenijih galaksija na ovoj slici su predodređene da postanu čudovišne galaksije poput onih u prvom planu koje sjaje. Vidimo daleku prošlost i sadašnjost u jednoj veličanstvenoj slici.

Ovaj članak je izvorno objavljen na The Conversation by Tanya Hill u kojem su sudjelovali autori Alan Duffy, Chris Tinney, Fred Watson, Geraint Lewis, Howard E Bond, James Bullock, Jane Charlton, John Clarke, Kim Vy Tran, Lucas Macri, Michael Drinkwater, Michael JI Brown, Mike Eracleous, Philip Kaaret, Rachel Webster, Roberto Soria i William Kurth. Pročitajte izvorni članak ovdje.