Vesoljski teleskop Hubble: astronomi Delež 17 najboljših vesoljskih fotografij

V tej posebni funkciji smo povabili vrhunske astronome, da izberejo sliko Hubblovega vesoljskega teleskopa, ki je zanje najbolj znanstveno pomembna. Podobe, ki so jih izbrali, niso vedno barviti sijajni posnetki, ki naselijo nešteto “najboljših” galerij po internetu, temveč njihov učinek prihaja iz znanstvenih spoznanj, ki jih razkrivajo.

Tanya Hill, Muzej Victoria

Moj najljubši astronomski objekt je meglica Orion - lepi in bližnji oblak plina, ki aktivno ustvarja zvezde. Bil sem dijak, ko sem prvič videl meglico skozi majhen teleskop in mi je dal občutek, da ročno usmerim teleskop v pravo smer in po pravičnem lovu, da ga končno zasledim nebo (na samem teleskopu ni bilo samodejnega gumba »go-to«).

Seveda, tisto, kar sem videl že davno, je bil neverjetno nežen in mehak plin v črni in beli barvi. Ena izmed čudovitih stvari, ki jih Hubble počne, je, da razkrije barve vesolja. In ta podoba Orionove meglice je naša najboljša možnost, da si predstavljamo, kako bi bilo videti, če bi lahko šli tja in jo videli blizu.

Toliko Hubblovih podob je postalo ikoničnega, in zame je veselje videti, kako njene čudovite slike združujejo znanost in umetnost na način, ki pritegne javnost. Vhod v mojo pisarno ima ogromno kopijo te slike na steni, široki 4 m in visoki 2,5 m. Lahko vam povem, to je čudovit način za začetek vsakega delovnega dne.

Michael Brown, univerza Monash

Vpliv drobcev kometa Shoemaker Levy 9 na Jupitra julija 1994 je bil prvič, ko so astronomi vnaprej opozorili na planetarni trk. Mnogi svetovni teleskopi, vključno z nedavno popravljenim Hubbleom, so svoj pogled usmerili na velikanski planet.

Zlom kometa je bil tudi moja prva poklicna izkušnja opazovalne astronomije. Iz ledene kupole na gori Stromlo smo upali, da bomo videli Jupitrove lune, ki odsevajo svetlobo od fragmentov kometov, ki zdrsnejo v oddaljeno stran Jupitra. Na žalost nismo videli nobenih utripov svetlobe iz Jupitrovih lun.

Vendar je Hubble dobil neverjeten in nepričakovan pogled. Vplivi na skrajni strani Jupitra so ustvarili obode, ki so se dvignili tako daleč nad Jupitrovimi oblaki, da so se na kratko pojavili z Zemlje.

Ko se je Jupiter vrtel okoli svoje osi, so se začele pojavljati ogromne temne brazgotine. Vsaka brazgotina je bila posledica udara kometnega fragmenta, nekatere brazgotine pa so bile večje od naše lune. Za astronome po vsem svetu je bil to čeljustni pogled.

William Kurth, Univerza v Iowi

Ta par slik prikazuje spektakularno ultravijolično auroro svetlobno oddajo, ki se pojavlja v bližini Saturnovega severnega pola leta 2013. Obe sliki sta bili posneti le 18 ur narazen, vendar kažejo spremembe v svetlosti in obliki aurore. Uporabili smo te slike, da bi bolje razumeli, koliko vpliva sončni veter na aurore.

Uporabili smo Hubbleove fotografije, ki so jih pridobili moji astronomski kolegi, da bi spremljali aurore med uporabo vesoljskega plovila Cassini, v orbiti okoli Saturna, da bi opazovali radijske emisije, povezane z lučmi. Ugotovili smo, da je svetlost aurora povezana z višjimi radijskimi intenzivnostmi.

Zato lahko uporabim Cassinijeve neprekinjene radijske opazovanja, da bi mi povedal, ali so aurore aktivne, tudi če nimamo vedno slik, ki bi jih lahko gledali. To je bil velik napor, vključno z mnogimi raziskovalci Cassini in astronomi na zemlji.

John Clarke, univerza v Bostonu

Ta izredno ultravijolična slika Jupitrove severne aurore kaže stalno izboljševanje sposobnosti Hubblovih znanstvenih instrumentov. Slikovni spektrograf vesoljskega teleskopa (STIS) je prvič prikazal celoten spekter auroralnih emisij, ki smo jih šele začeli razumeti.

Prejšnja kamera s širokim poljskim fotoaparatom 2 (WFPC2) je pokazala, da se Jupitrove auroralne emisije vrtijo z planetom, namesto da bi bile fiksirane s smerjo proti soncu, zato se Jupiter ni obnašal kot Zemlja.

Vedeli smo, da je iz mega-ampernih tokov, ki tečejo od Io vzdolž magnetnega polja navzdol do Jupitra, prisotna aurora, vendar nismo bili prepričani, da bi se to zgodilo z drugimi sateliti. Medtem ko je bilo s STISom posnetih veliko ultravijoličnih slik Jupitra, mi je všeč ta, ker jasno prikazuje auroralne emisije magnetnih odtisov Jupitrovih lun, Io, Europa in Ganimed, in Io-jeva emisija jasno kaže višino auroralne zavese. Zame izgleda tridimenzionalno.

Fred Watson, avstralski astronomski observatorij

Dobro si oglejte te slike pritlikavih planetov, Plutona, ki prikazujejo podrobnosti na skrajni meji Hubblovih zmogljivosti. Čez nekaj dni bodo stari klobuk in nihče se ne bo spet trudio gledati nanje.

Zakaj? Ker bo v začetku maja vesoljsko plovilo New Horizons dovolj blizu Plutonu, da bodo njegove kamere razkrile boljše podrobnosti, saj se plovilo približuje svojemu srečanju 14. julija.

Vendar je to zaporedje slik, ki izvirajo iz zgodnjih dvajsetih let, planetarnim znanstvenikom dalo najboljše vpoglede do danes, pestre barve, ki razkrivajo subtilne variacije v Plutonovi površinski kemiji. Ta rumenkasta regija, ki je vidna v osrednji sliki, ima na primer presežek zamrznjenega ogljikovega monoksida. Zakaj naj bi bilo to neznano.

Hubblove podobe so še toliko bolj opazne, ker je Pluton le 2/3 premera naše lastne lune, vendar skoraj 13.000-krat dlje.

Chris Tinney, Univerza v New South Walesu

Nekoč sem vlekel ženo v pisarno in ji s ponosom pokazal rezultate nekaterih opazovalnih posnetkov na anglo-avstralskem teleskopu z (takrat) novo in (takrat) najsodobnejšo slikovno sliko 8,192 x 8,192 slikovnih pik. Podobe so bile tako velike, da so morale biti natisnjene na več A4 straneh, nato pa zlepljene skupaj, da bi ustvarile ogromno črno-belo karto grozda galaksij, ki so prekrivale celotno steno.

Zdrobila sem se, ko je pogledala in rekla: »Izgleda kot plesen.«

Kar kaže, da najboljša znanost ni vedno najlepša.

Moja izbira največje slike iz HST je še ena črno-bela slika iz leta 2012, ki prav tako »izgleda kot plesen«. Toda pokopan v srcu slike je očitno nepomembna šibka pika. Vendar pa predstavlja potrjeno zaznavanje najhladnejšega primera rjavega škrata, ki je bil potem odkrit. Predmet skriva manj kot 10 parsekov (32,6 svetlobnih let) stran od sonca s temperaturo okoli 350 Kelvinov (77 stopinj Celzija) - hladnejši od skodelice čaja!

In do danes ostaja ena najhladnejših kompaktnih predmetov, ki smo jih odkrili zunaj sončnega sistema.

Lucas Macri, Univerza Texas A&M

Leta 2004 sem bil del ekipe, ki je nedavno namestila napredne kamere za raziskovanje (ACS) na Hubbleu, da bi opazovala majhno območje diska bližnje spiralne galaksije (Messier 106) v 12 različnih primerih v 45 dneh. Ta opazovanja so nam omogočila, da smo odkrili več kot 200 spremenljivk Cepheid, ki so zelo koristne za merjenje razdalj do galaksij in končno določitev hitrosti širjenja vesolja (ustrezno poimenovana Hubblova konstanta).

Ta metoda zahteva pravilno umerjanje svetilnosti Cepheid, kar je mogoče storiti v Messierju 106, zahvaljujoč zelo natančni in natančni oceni razdalje do te galaksije (24,8 milijona svetlobnih let, 3% ali več), pridobljene z radijskim opazovanjem vode. oblaki, ki krožijo po masivni črni luknji v njenem središču (niso vključeni v sliko).

Nekaj ​​let kasneje sem bil vključen v drug projekt, ki je uporabil ta opazovanja kot prvi korak na robustni kozmični lestvi razdalje in določil vrednost Hubblove konstante s skupno negotovostjo 3%.

Howard Bond, zvezna država Pennsylvania

Ena od podob, ki me je najbolj navdušila - čeprav ni nikoli postala slavna - je bila naša prva od svetlobnih odmev okoli čudne eksplozivne zvezde V838 Monocerotis. Njegov izbruh je bil odkrit januarja 2002, njegov svetlobni odmev pa je bil odkrit približno mesec dni kasneje, tako iz majhnih zemeljskih teleskopov.

Čeprav svetloba iz eksplozije potuje naravnost na Zemljo, gre tudi na stran, odseva bližnji prah in kasneje prihaja na Zemljo, pri čemer proizvaja »odmev«.

Astronavti so servisirali Hubble marca 2002 in namestili novo Advanced Camera for Surveys (ACS). V aprilu smo bili med prvimi, ki so uporabljali ACS za opazovanje znanosti.

Vedno mi je bilo všeč, da je NASA nekako vedela, da je svetloba iz V838 na poti od nas oddaljena 20.000 svetlobnih let in da je ACS nameščen pravočasno! Podoba, tudi v samo eni barvi, je bila neverjetna. V naslednjem desetletju smo pridobili veliko več Hubblovih opazovanj odmeva, in to je nekaj najbolj spektakularnih, in ZELO slavni, vendar se še vedno spominjam, da sem bil osupel, ko sem videl to prvo.

Philip Kaaret, Univerza v Iowi

Galaksije tvorijo zvezde. Nekatere od teh zvezd zaključijo svoje »normalno« življenje, tako da se zrušijo v črne luknje, nato pa začnejo nova življenja, ko močni rentgenski žarki, ki jih poganja plin, sesajo spremljevalno zvezdo.

To Hubblovo sliko (v rdeči barvi) galaksije Medusa sem dobil, da bi bolje razumel razmerje med rentgenskimi binarnicami črne luknje in nastajanjem zvezd. Presenetljiv videz meduze se pojavi zato, ker je to trčenje med dvema galaksijama - "lase" so ostanki ene galaksije, ki jo raztrga gravitacija drugega. Modra slika na sliki prikazuje rentgenske žarke, posnete z rentgenskim observatorijem Chandra. Modre pike so črne luknje.

Prejšnja dela so predlagala, da je število rentgenskih binarij preprosto sorazmerno s hitrostjo, pri kateri galaksija gostiteljica tvori zvezde. Te podobe Meduse so nam omogočile, da pokažemo, da ima isto razmerje tudi med galaktičnimi trki.

Mike Eracleous, Pennsylvania State University

Nekatere slike Hubblovega vesoljskega teleskopa, ki mi privlačijo veliko, kažejo na interakcijo in združevanje galaksij, kot so antene (NGC 4038 in NGC 4039), miši (NGC 4676), galaksija vozičkov (ESO 350-40) in veliko drugih brez vzdevkov.

To so spektakularni primeri nasilnih dogodkov, ki so skupni v razvoju galaksij. Slike nam dajejo izjemne podrobnosti o tem, kaj se dogaja med temi interakcijami: izkrivljanje galaksij, usmerjanje plina proti njihovim središčem in nastanek zvezd.

Te podobe se mi zdijo zelo koristne, ko širši javnosti razlagam kontekst lastnih raziskav, prirast plina s supermasivnimi črnimi luknjami v centrih takšnih galaksij. Posebej čeden in koristen je video, ki ga je pripravil Frank Summers na Space Telescope Science Institute (STScI), ki ponazarja, kaj se naučimo s primerjanjem takšnih slik z modeli trčenja galaksij.

Michael Drinkwater, Univerza v Queenslandu

Naše najboljše računalniške simulacije kažejo, da galaksije rastejo s trčenjem in združevanjem. Podobno, naše teorije nam povedo, da ko dve spirali galaksij trčijo, bi morale tvoriti veliko eliptično galaksijo. Toda dejansko videti, da se to zgodi, je povsem druga zgodba!

Ta čudovita Hubblova slika je zajela kolizijo galaksije v akciji. To nam ne pove le, da so naše napovedi dobre, temveč nam omogočajo, da začnemo obdelovati podrobnosti, ker lahko zdaj vidimo, kaj se dejansko dogaja.

Obstajajo ognjemet novih nastajajočih zvezd, ki se sproži ob trčenju plinskih oblakov in ogromnih izkrivljanj, ki se dogajajo, ko se spiralne roke raztrgajo. Pred nami je še dolga pot, preden bomo popolnoma razumeli, kako se oblikujejo velike galaksije, vendar takšne slike kažejo pot.

Roberto Soria, Univerza ICRAR-Curtin

To je pogled najvišje ločljivosti kolimiranega curka, ki ga poganja supermasivna črna luknja v jedru galaksije M87 (največja galaksija v grozdu Device, 55 milijonov svetlobnih let od nas).

Jet strelja iz vroče plazemske regije, ki obkroža črno luknjo (zgoraj levo) in vidimo, da se pretaka po galaksiji, na razdalji 6000 svetlobnih let. Bela / vijolična svetloba curka v tej osupljivi sliki nastane zaradi toka elektronov, ki se vrtijo okoli linij magnetnega polja pri hitrosti približno 98% svetlobne hitrosti.

Razumevanje energetskega proračuna za črne luknje je izziv in fascinanten problem v astrofiziki. Ko plin pade v črno luknjo, se sprosti ogromna količina energije v obliki vidne svetlobe, rentgenskih žarkov in curkov elektronov in pozitronov, ki potujejo skoraj pri hitrosti svetlobe. S Hubbleom lahko izmerimo velikost črne luknje (tisočkrat večjo od osrednje črne luknje naše galaksije), energijo in hitrost njenega curka ter strukturo magnetnega polja, ki jo kolimira.

Jane Charlton, zvezna država Pennsylvania

Ko je bil moj predlog za vesoljski teleskop Hubble sprejet leta 1998, je bil to eden največjih užitkov v mojem življenju. Predstavljam si, da bi za mene teleskop ujel Stephanov Quintet, osupljivo kompaktno skupino galaksij!

V naslednjih milijardah let bodo galaksije Stephan's Quintet nadaljevale v svojem veličastnem plesu, ki ga vodita gravitacijska privlačnost drug drugega. Sčasoma se bodo združili, spremenili svoje oblike in nazadnje postali eno.

Od takrat smo opazili več drugih kompaktnih skupin galaksij s Hubblom, vendar bo Stephanov kvintet vedno poseben, ker je bil njegov plin sproščen iz njegovih galaksij in osvetljen v dramatičnih izbruhih medgalaktičnega nastajanja zvezd. Kako dobra stvar je biti živa v času, ko lahko zgradimo Hubble in potisnemo naše misli, da vidimo pomen teh signalov iz našega vesolja. Hvala vsem herojem, ki so izdelali in ohranili Hubble.

Geraint Lewis, Univerza v Sydneyju

Ko se je Hubble začel leta 1990, sem začel z doktoratom. proučuje gravitacijsko lečenje, delovanje mase, ki upogiba poti svetlobnih žarkov, ko potujejo po vesolju.

Hubblova podoba masivnega jata galaksij, Abell 2218, prinaša to gravitacijsko lečo v ostro ostrino in razkriva, kako velika količina temne snovi, ki je prisotna v gruči - materija, ki povezuje več sto galaksij - poveča svetlobo iz virov večkrat več. oddaljeni.

Ko globoko gledate v sliko, so te zelo povečane slike očitne kot dolge tanke proge, izkrivljene poglede otroških galaksij, ki jih običajno ne bi bilo mogoče zaznati.

Daje vam premor, da pomislite, da takšne gravitacijske leče, ki delujejo kot naravni teleskopi, uporabljajo gravitacijsko pot iz nevidne snovi, da razkrijejo neverjetne podrobnosti vesolja, ki jih običajno ne moremo videti!

Rachel Webster, Univerza v Melbournu

Gravitacijsko lečenje je izredna manifestacija učinka mase na obliko prostora-časa v našem vesolju. V bistvu je tam, kjer je masa, prostor ukrivljen, tako da imajo predmeti, gledani v daljavi, preko teh masnih struktur, izkrivljene slike.

Nekaj ​​je kot privid; v resnici je to izraz, ki ga Francozi uporabljajo za ta učinek. V zgodnjih dneh Hubblovega vesoljskega teleskopa se je pojavila slika lečečih učinkov masivnega nabora galaksij: majhne galaksije v ozadju so bile raztegnjene in izkrivljene, vendar so sprejele grozd, skoraj kot par rok.

Bil sem osupel. To je bil poklon izjemni resoluciji teleskopa, ki deluje daleč nad Zemljino atmosfero. Gledano s tal, bi bile te izjemno tanke žarke galaktične svetlobe razmažene in se ne bi razlikovale od hrupa ozadja.

Moj tretji letnik astrofizike je raziskal 100 najboljših posnetkov Hubble in so bili najbolj navdušeni nad izjemnimi, vendar resničnimi barvami oblakov plina. Vendar ne morem iti mimo podobe, ki prikazuje učinek mase na samo tkanino našega vesolja.

Kim-Vy Tran, Texas A&M

S splošno relativnostjo je Einstein domneval, da zadeva spreminja prostor in čas in lahko upogiba svetlobo. Fascinantna posledica je, da bodo zelo masivni predmeti v vesolju povečali svetlobo iz oddaljenih galaksij in v bistvu postali kozmični teleskopi.

S Hubblovim vesoljskim teleskopom smo zdaj izkoristili to močno zmožnost, da se vrnemo nazaj v čas, da bi poiskali prve galaksije.

Ta Hubblova slika prikazuje panj galaksij, ki imajo dovolj mase za upogibanje svetlobe iz zelo oddaljenih galaksij v svetle loke. Moj prvi študijski projekt je bil, da študiram te izjemne predmete in še danes uporabljam Hubble, da raziščem naravo galaksij skozi vesoljski čas.

Alan Duffy, Tehnološka univerza Swinburne

Za človeško oko je nočno nebo na tej sliki popolnoma prazno. Majhna regija, ki ni debelejša od riževih zrn. Vesoljski teleskop Hubble je bil obrnjen na to območje 12 polnih dni, pri čemer je svetloba udarila v detektorje in počasi, ena za drugo, so se pojavile galaksije, dokler ni bila celotna slika napolnjena z 10.000 galaksij, ki so se raztezale vse do vesolja.

Najbolj oddaljene so drobne rdeče pike deset deset milijard svetlobnih let, ki segajo v čas, ki je nastal le nekaj sto milijonov let po Velikem poku. Znanstvena vrednost te enotne podobe je ogromna. To je revolucioniralo naše teorije o tem, kako se lahko oblikujejo zgodnje galaksije in kako hitro lahko rastejo. Zgodovina našega vesolja, kot tudi bogata raznolikost oblik in velikosti galaksij, je vsebovana v eni sami sliki.

Zame je tisto, kar resnično naredi to sliko izjemno, to, da daje vpogled v obseg našega vidnega vesolja. Toliko galaksij na tako majhnem območju pomeni, da je na celotnem nočnem nebu 100 tisoč milijonov galaksij. Celotna galaksija za vsako zvezdo v naši Rimski cesti!

James Bullock, Univerza v Kaliforniji, Irvine

Tukaj je Hubble. Enoten, navdihujoč pogled lahko razkrije toliko našega vesolja: njegovo oddaljeno preteklost, njeno stalno zborovanje in celo temeljne fizične zakone, ki vse to povezujejo.

Veselimo se skozi srce gnezditvene galaksije. Te žareče bele kroglice so ogromne galaksije, ki so prevladovale v središču grozda. Poglejte pozorno in videli boste razpršene koščke bele svetlobe. Grozd deluje kot gravitacijski mešalnik, ki množi posamezne galaksije v en sam oblak zvezd.

Toda grozd sam je samo prvo poglavje kozmične zgodbe, ki se tukaj razkriva. Vidiš tiste modre obročke in loke? To so izkrivljene slike drugih galaksij, ki so daleč daleč.

Ogromna gravitacija grozda povzroči, da se prostor-čas okoli njega prelomi. Ko svetloba iz oddaljenih galaksij mine mimo, je prisiljena upogniti se v čudne oblike, kot bi izkrivljeno povečevalno steklo izkrivilo in razsvetlilo naš pogled na šibko svečo. S svojim razumevanjem Einsteinove splošne relativnosti Hubble uporablja grozd kot gravitacijski teleskop, kar nam omogoča, da vidimo dlje in lažje kot kdajkoli prej. Gledamo daleč nazaj v preteklost, da vidimo galaksije, kot so bile pred več kot 13 milijardami let!

Kot teoretik želim razumeti celoten življenjski cikel galaksij - kako so rojeni (majhni, modri, polni novih zvezd), kako rastejo in na koncu kako umirajo (velika, rdeča, bledi s svetlobo starih) zvezde). Hubble nam omogoča povezavo teh stopenj. Nekaterim najmanjšim, najbolj oddaljenim galaksijam na tej sliki je namenjeno, da postanejo pošastne galaksije, kot so tiste, ki v ospredju žareče bele barve. Vidimo daljno preteklost in sedanjost v eni veličastni sliki.

Ta članek je bil prvotno objavljen na The Conversation by Tanya Hill s sodelujočimi avtorji 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 in William Kurth. Preberite izvirni članek tukaj.