Космически телескоп Хъбъл: Астрономи Сподели 17 от най-добрите космически снимки

В тази специална характеристика поканихме топ астрономите да подберат образа на космическия телескоп Хъбъл, който има най-голямо научно значение за тях. Избраните от тях изображения не винаги са цветни снимки, които запълват безбройните „най-добри“ галерии в интернет, а по-скоро тяхното въздействие идва от научните прозрения, които разкриват.

Таня хълм, музей Виктория

Моят любим астрономически обект е мъглявината Орион - красив и близък облак газ, който активно формира звезди. Бях ученик в гимназията, когато за пръв път видях мъглявината през малък телескоп и това ми даде такова чувство за постижение, че ръчно да насоча телескопа в правилната посока и, след доста лоша лов, най-накрая да го проследя в небето (на този телескоп не е имало автоматичен бутон “отида”).

Разбира се, това, което видях толкова отдавна, беше невероятно деликатен и тънък облак газ в черно и бяло. Едно от прекрасните неща, които Хъбъл прави, е да разкрие цветовете на Вселената. И този образ на мъглявината Орион е нашият най-добър шанс да си представим как би изглеждал, ако бихме могли да отидем там и да го видим наблизо.

Толкова много образи на Хъбъл са станали икони, а за мен радостта е да видим красивите й образи да съберат науката и изкуството заедно по начин, който ангажира обществеността. Входът в офиса ми съдържа огромно копие на това изображение, облицовано с тапети на стена с ширина 4м и височина 2.5м. Мога да ви кажа, че е прекрасен начин да започнете всеки работен ден.

Майкъл Браун, Университет Монаш

Въздействието на фрагментите от кометата Shoemaker Levy 9 с Юпитер през юли 1994 г. е първият път, когато астрономите са предупредили предварително за планетарния сблъсък. Много от телескопите на света, включително наскоро ремонтирания Хъбъл, насочиха погледа си към гигантската планета.

Катастрофата на кометата беше и първият ми професионален опит в наблюдателната астрономия. От фригиден купол на връх Стромло се надявахме да видим луните на Юпитер да отразяват светлината от фрагментите на кометата, които се срутват в далечната страна на Юпитер. За съжаление не видяхме никакви светкавици от луните на Юпитер.

Но Хъбъл имаше невероятна и неочаквана гледка. Ударът от другата страна на Юпитер създаде следи, които се издигнаха толкова далеч над облаците на Юпитер, че накратко се появиха от Земята.

Докато Юпитер се въртеше около оста си, се появиха огромни тъмни белези. Всеки белег е резултат от удара на фрагмент от комета, а някои от белезите са по-големи от нашата луна. За астрономите по цялото земно кълбо това беше зрелище.

Уилям Курт, Университет на Айова

Тази двойка изображения показва зрелищно ултравиолетово сияние, което се проявява близо до северния полюс на Сатурн през 2013 г. Двете изображения са взети само на 18 часа, но показват промени в яркостта и формата на сиянието. Използвахме тези изображения, за да разберем по-добре какъв е ефектът от слънчевия вятър върху сиянието.

Използвахме снимките на Hubble като тези, получени от колегите ми от астрономи, за да наблюдаваме сиянията, докато използваме космическия кораб Cassini, на орбита около Сатурн, за да наблюдаваме радиоизлъчванията, свързани с светлините. Успяхме да определим, че яркостта на сиянието е свързана с по-високи интензитети на радиото.

Ето защо, мога да използвам непрекъснатите радио наблюдения на Касини, за да разбера дали аврорите са активни, дори и да не разполагаме винаги с изображения, на които да гледаме. Това беше голямо усилие, включително много следователи на Касини и астрономи на земята.

Джон Кларк, Бостънски университет

Това далечно ултравиолетово изображение на северната аврора на Юпитер показва постоянното подобряване на способностите на научните инструменти на Хъбъл. Изображенията от спектрографа за космически телескопи (STIS) показват за пръв път пълната гама от аврорални емисии, които току-що започнахме да разбираме.

По-ранната камера с планетарна камера 2 (WFPC2) показа, че авроралните емисии на Юпитер се въртят с планетата, вместо да бъдат фиксирани с посоката към слънцето, като по този начин Юпитер не се държи като Земята.

Знаехме, че има сияние от мега-амперите, течащи от Йо по магнитното поле до Юпитер, но не бяхме сигурни, че това ще се случи с другите спътници. Докато имаше много ултравиолетови изображения на Юпитер, взети със STIS, аз харесвам този, защото той ясно показва авроралните емисии от магнитните отпечатъци на луните на Юпитер Йо, Европа и Ганимед, а емисиите на Йо ясно показва височината на авроралната завеса. За мен тя изглежда триизмерна.

Фред Уотсън, Австралийска астрономическа обсерватория

Разгледайте добре тези образи на планетата джудже, Плутон, които показват детайлите в крайната граница на възможностите на Хъбъл. Няколко дни след това, те ще бъдат стара шапка, и никой няма да си прави труда да ги гледа отново.

Защо? Тъй като в началото на май космическият кораб „Нови хоризонти“ ще бъде достатъчно близо до Плутон, камерите му ще разкрият по-добри детайли, тъй като корабът се доближава до срещата си с 14 юли.

Тази последователност от изображения, датираща от началото на 2000-те години, е дала на планетарните учени най-добрите си познания досега, пъстроцветните цветове, разкриващи фините вариации в повърхностната химия на Плутон. Тази жълтеникава област, забележима в центъра на изображението, например, има излишък от замразени въглероден оксид. Защо това трябва да е неизвестно.

Изображенията на Хъбъл са още по-забележителни, като се има предвид, че Плутон е само 2/3 от диаметъра на нашата собствена луна, но почти 13 000 пъти по-далеч.

Крис Тини, Университет в Нов Южен Уелс

Веднъж влачех жена си в кабинета си, за да й покажа гордо резултатите от някои наблюдения с изображения, направени в англо-австралийския телескоп с (тогава) ново и (тогава) най-съвременно 8,192 x 8,192 пикселомер. Изображенията бяха толкова големи, че трябваше да бъдат отпечатани на няколко страници от формат А4, а после да се залепят, за да създадат огромна черно-бяла карта на група от галактики, които покриваха цяла стена.

Бях смазана, когато тя хвърли един поглед и каза: - Прилича на мухъл.

Което просто показва, че най-добрата наука не винаги е най-хубавата.

Моят избор на най-великото изображение от HST е друг черно-бял образ от 2012 г., който също „прилича на мухъл”. Но погребан в сърцето на образа е очевидно незабележима слаба точка. Въпреки това той представлява потвърденото откриване на най-студения пример за кафяво джудже, което е открито. Обект, който се крие по-малко от 10 парсека (32.6 светлинни години) от слънцето с температура около 350 Келвин (77 градуса по Целзий) - по-студено от чаша чай!

И до ден днешен той остава един от най-студените компактни обекти, открити извън слънчевата ни система.

Лукас Макри, Тексас A&M университет

През 2004 г. бях част от екип, който използваше наскоро инсталираната Advanced Camera for Surveys (ACS) на Hubble, за да наблюдава малък участък от диска на близката спирална галактика (Messier 106) на 12 отделни случая в рамките на 45 дни. Тези наблюдения ни позволиха да открием над 200 Cepheid променливи, които са много полезни за измерване на разстоянията до галактиките и в крайна сметка определят скоростта на разширяване на Вселената (подходящо наречена постоянна Hubble).

Този метод изисква правилно калибриране на Cepheid светимостта, което може да бъде направено в Messier 106 благодарение на много прецизна и точна оценка на разстоянието до тази галактика (24.8 милиона светлинни години, 3% или повече), получени чрез радио наблюдения на водата. облаци, обикалящи около масивната черна дупка в центъра (не са включени в изображението).

Няколко години по-късно бях въвлечен в друг проект, който използваше тези наблюдения като първа стъпка в здрава космическа стълба и определи стойността на константата на Хъбъл с обща несигурност от 3%.

Хауърд Бонд, държавен университет на Пенсилвания

Едно от изображенията, които ме вълнуваха най-много - въпреки че никога не стана известна - беше нашата първа от светлото ехо около странната експлозивна звезда V838 Monocerotis. Изригването му е открито през януари 2002 г., а светлинното му ехо е открито около месец по-късно, както от малките наземни телескопи.

Въпреки че светлината от експлозията се движи направо към Земята, тя също излиза настрани, отразява се наблизо от прах и по-късно пристига на Земята, произвеждайки „ехото“.

Астронавтите са обслужвали „Хъбъл“ през март 2002 г., инсталирайки новата разширена камера за наблюдения (ACS). През април бяхме едни от първите, които използваха ACS за научни наблюдения.

Винаги съм обичал да мисля, че НАСА някак си е знаел, че светлината от V838 е на път за нас от 20 000 светлинни години далеч и е инсталирана ACS точно навреме! Изображението, дори само в един цвят, беше невероятно. Получихме много повече наблюдения на Хъбъл върху ехото през последващото десетилетие и те са едни от най-зрелищните от всички, и МНОГО известни, но все още помня, че бях ужасен, когато видях първата.

Филип Кааре, Университет на Айова

Галактиките образуват звезди. Някои от тези звезди завършват „нормалния“ си живот, като се срутват в черни дупки, но след това започват нов живот като мощни рентгенови излъчватели, захранвани от газ, които изсмукват една звезда-спътник.

Получих този образ на Хъбъл (в червено) на галактиката Медуза, за да разбера по-добре връзката между рентгеновите двойни черни дупки и образуването на звезди. Впечатляващата поява на Медуза възниква, защото това е сблъсък между две галактики - „косата“ е останки от една галактика, разкъсвана от гравитацията на другата. Синьото на изображението показва рентгенови лъчи, изобразени с рентгеновата обсерватория на Чандра. Сините точки са двоични файлове с черна дупка.

По-ранна работа предполага, че броят на рентгеновите двойки е просто пропорционален на скоростта, с която галактиката гостоприемник образува звезди. Тези образи на Медуза ни позволиха да покажем, че същото отношение се държи и в средата на галактически сблъсъци.

Mike Eracleous, Университета на Пенсилвания

Някои от изображенията от космическия телескоп Хъбъл, които ми харесват, показват взаимодействащи и сливащи галактики, като антени (NGC 4038 и NGC 4039), мишки (NGC 4676), галактика с колела (ESO 350-40) и много други без прякори.

Това са грандиозни примери за бурни събития, които са често срещани в еволюцията на галактиките. Изображенията ни предоставят изящни подробности за това, което се случва по време на тези взаимодействия: изкривяването на галактиките, канализирането на газа към техните центрове и образуването на звезди.

Намирам тези образи много полезни, когато обяснявам на широката общественост контекста на собствените си изследвания - натрупването на газ от свръхмасивните черни дупки в центровете на такива галактики. Особено чист и полезен е видеото, събрано от Франк Съмърс в Научния институт за космически телескопи (STScI), илюстриращо това, което научаваме, като сравняваме такива изображения с модели на сблъсъци с галактики.

Майкъл Дринкуотър, Университет на Куинсланд

Нашите най-добри компютърни симулации ни казват, че галактиките растат чрез сблъскване и сливане помежду си. По същия начин нашите теории ни казват, че когато две спирални галактики се сблъскат, те трябва да образуват голяма елиптична галактика. Но всъщност да се случи това е друга история изцяло!

Това красиво изображение на Хъбъл е привлякло галактически сблъсък в действие. Това не ни казва просто, че нашите прогнози са добри, но ни позволява да започнем да обработваме подробностите, защото сега можем да видим какво всъщност се случва.

Има фойерверки на ново образуване на звезди, предизвикани от сблъсъка на газовите облаци и огромни изкривявания, които се случват, когато спиралните рамена се разпадат. Трябва да извървим дълъг път, преди да разберем напълно как се образуват големите галактики, но изображения като тази сочат пътя.

Роберто Сория, Университет ИКРАР-Къртин

Това е изгледът с най-висока разделителна способност на колимирана струя, задвижвана от супермасивна черна дупка в ядрото на галактиката M87 (най-голямата галактика в групата на Девата, 55 милиона светлинни години от нас).

Струята изстрелва от горещата плазмена област около черната дупка (горе вляво) и можем да видим, че тече по цялата галактика, на разстояние от 6000 светлинни години. Бялата / пурпурна светлина на струята в това зашеметяващо изображение се произвежда от потока от електрони, спираловидни около линиите на магнитното поле със скорост приблизително 98% от скоростта на светлината.

Разбирането на енергийния бюджет на черните дупки е предизвикателство и завладяващ проблем в астрофизиката. Когато газът попадне в черна дупка, се отделя огромно количество енергия под формата на видима светлина, рентгенови лъчи и струи електрони и позитрони, които пътуват почти със скоростта на светлината. С Хъбъл можем да измерим размера на черната дупка (хиляда пъти по-голяма от централната черна дупка на нашата галактика), енергията и скоростта на неговата струя, както и структурата на магнитното поле, което я колимира.

Джейн Чарлтън, Университета на Пенсилвания

Когато предложението ми за космически телескоп Хъбъл беше прието през 1998 г., това беше една от най-големите тръпки в живота ми. За да си представя, че за мен, телескопът ще улови Квинтет на Стефан, зашеметяваща компактна група галактики!

През следващите милиарди години галактиките на Квинтет на Стефан ще продължат в своя величествен танц, воден от гравитационното привличане на другите. В крайна сметка те ще се сливат, променят формите си и в крайна сметка ще станат едно.

Оттогава сме наблюдавали няколко други компактни групи галактики с Хъбъл, но Квинтетът на Стефан винаги ще бъде специален, тъй като газът му е освободен от галактиките и светва в драматични изблици на междугалактическо звездно образуване. Какво хубаво нещо е да си жив във време, когато можем да изградим Хъбъл и да тласкаме умовете си, за да видим смисъла на тези сигнали от нашата вселена. Благодаря на всички герои, които направиха и поддържаха Хъбъл.

Geraint Lewis, Университет на Сидни

Когато Хъбъл стартира през 1990 г., аз започвах докторската си дисертация. изследва гравитационното лещиране, действието на масата, огъвайки пътищата на светлинните лъчи, докато пътуват из вселената.

Образът на Хъбъл на масивния куп галактики, Abell 2218, поставя този гравитационен обектив в остър фокус, разкривайки как огромното количество тъмна материя в клъстера - материята, която свързва многото стотици галактики - увеличава светлината от източници многократно повече далечен.

Когато се взирате дълбоко в образа, тези силно увеличени образи са очевидни като дълги тънки ивици, изкривените изгледи на бебешки галактики, които обикновено биха били невъзможни за откриване.

Тя ви дава пауза да мислите, че такива гравитационни лещи, действащи като естествени телескопи, използват гравитационното привличане от невидимата материя, за да разкрият невероятни детайли на вселената, които нормално не можем да видим!

Рейчъл Уебстър, Университет в Мелбърн

Гравитационното лещиране е извънредно проявление на ефекта на масата върху формата на пространството-време в нашата вселена. По същество там, където има маса, пространството е извито, така че обектите, гледани в далечината, отвъд тези масови структури, имат изкривени образи.

Донякъде е като мираж; всъщност това е терминът, който френският използва за този ефект. В ранните дни на космическия телескоп „Хъбъл“ се появи образ на ефектите на обектива на масивния куп галактики: малките фонови галактики бяха разтегнати и изкривени, но прегърнаха клъстера, почти като чифт ръце.

Бях зашеметен. Това бе почит към изключителната резолюция на телескопа, работещ далеч над атмосферата на Земята. Гледани от земята, тези необичайни тънки кръгове от галактическа светлина биха били размазани и не се различават от фоновия шум.

Третият ми клас астрофизика изследваше 100-те най-добри снимки на Хъбъл и те бяха най-впечатлени от изключителните, но истински цветове на облаците газ. Обаче, не мога да мина покрай изображение, показващо ефекта на масата върху самата тъкан на нашата вселена.

Ким-Ви Тран, Тексас A&M

С общата теория на относителността Айнщайн постулира, че материята променя пространството-време и може да огъва светлината. Удивително следствие е, че много масивните обекти във Вселената ще възвеличат светлината от далечни галактики, по същество ще станат космически телескопи.

С космическия телескоп Хъбъл сега използваме тази мощна способност да наблюдаваме назад във времето, за да търсим първите галактики.

Това изображение на Хъбъл показва кошер от галактики, които имат достатъчно маса, за да огъват светлина от много далечни галактики в светли дъги. Първият ми проект като студент беше да изучавам тези забележителни обекти и все още използвам Хъбъл днес, за да изследвам природата на галактиките през космическото време.

Алън Дъфи, Технологичен университет в Суинбърн

За човешкото око нощното небе в този образ е напълно празно. Малък район, който не е по-дебел от оризово зърно. Космическият телескоп Хъбъл беше насочен към този район в продължение на 12 цели дни, оставяйки светлината да удари детекторите и бавно, един по един, да се появят галактиките, докато цялото изображение се изпълни с 10 000 галактики, простиращи се по целия свят.

Най-отдалечените са малки червени точки от десетки милиарди светлинни години далеч, датиращи от времето само няколкостотин милиона години след Големия взрив. Научната стойност на този единствен образ е огромна. Той революционизира нашите теории както за начина на формиране на ранните галактики, така и за това колко бързо могат да се развиват. Историята на нашата вселена, както и богатото разнообразие от форми и размери на галактиките, се съдържат в едно изображение.

За мен това, което наистина прави тази картина изключителна, е, че тя дава поглед в мащаба на видимата ни вселена. Толкова много галактики в толкова малка област предполагат, че има 100 000 милиона галактики в цялото нощно небе. Цяла галактика за всяка звезда в нашия Млечен Път!

Джеймс Бълок, Калифорнийски университет, Ървайн

Това е всичко за Хъбъл. Един единствен вдъхновяващ възглед може да разкрие толкова много за нашата Вселена: нейното далечно минало, неговото продължаващо събрание и дори основните физически закони, които го свързват заедно.

Взираме се в сърцето на роякъл куп галактики. Тези светещи бели топки са гигантски галактики, които доминират в центъра на клъстера. Погледнете отблизо и ще видите дифузни парчета бяла светлина, които се изтръгват от тях! Клъстерът действа като гравитационен смесител, избивайки много отделни галактики в един облак от звезди.

Но самият клъстер е само първата глава от космическата история, разкрита тук. Виждате ли тези слаби сини пръстени и дъги? Това са изкривените образи на други галактики, които седят далече в далечината.

Огромната гравитация на клъстера кара пространството-време около него да се деформира. Тъй като светлината от далечни галактики минава покрай нея, тя е принудена да се огъне в странни форми, като изкривена лупа би нарушила и осветлила нашия поглед на слаба свещ. Използвайки нашето разбиране за общата относителност на Айнщайн, Хъбъл използва клъстера като гравитационен телескоп, което ни позволява да виждаме по-далеч и по-слаб от всякога. Търсим далеч назад във времето, за да видим галактиките, както преди 13 милиарда години!

Като теоретик искам да разбера пълния жизнен цикъл на галактиките - как те се раждат (малки, сини, спукани от нови звезди), как растат и в крайна сметка как умират (големи, червени, избледняващи от светлината на древните) звезди). Хъбъл ни позволява да свържем тези етапи. Някои от най-слабите, най-отдалечени галактики в този образ са предназначени да станат чудовищни ​​галактики като тези, които светят в бяло на преден план. Виждаме далечното минало и настоящето в една славна картина.

Тази статия първоначално е била публикувана на The Conversation by Tanya Hill с участието на автори Алън Дъфи, Крис Тини, Фред Уотсън, Герант Люис, Хауърд Е Бонд, Джеймс Бълок, Джейн Чарлтън, Джон Кларк, Ким Ви Трън, Лукас Макри, Майкъл Дрикуотър, Майкъл JI Brown, Mike Eracleous, Philip Kaaret, Рейчъл Уебстър, Роберто Сория и Уилям Курт. Прочетете оригиналната статия тук.