Telescopul spațial Hubble: Astronomii împărtășesc 17 dintre cele mai bune fotografii din spațiu

În această caracteristică specială, am invitat astronomii de top să aleagă imaginea Telescopului spațial Hubble, care are cea mai științifică relevanță pentru ei. Imaginile pe care le-au ales nu sunt întotdeauna fotografii colorate de glorie care populează nenumăratele "cele mai bune" galerii din jurul internetului, ci mai degrabă impactul lor vine în descoperirile științifice pe care le dezvăluie.

Tanya Hill, Muzeul Victoria

Obiectul meu astronomic preferat în toate timpurile este Nebuloasa Orion - un nor frumos și în apropiere de gaz care formează în mod activ stele. Eram student la liceu când am văzut pentru prima oară nebuloasa printr-un telescop mic și mi-a dat un astfel de sentiment de realizare pentru a îndrepta manual telescopul în direcția corectă și, după un pic de vânătoare, să o urmăresc în cele din urmă cerul (nu a existat nici un buton "go-to" automat pe acel telescop).

Bineînțeles, ceea ce am văzut în noaptea aceea cu multă vreme în urmă era un nor uimitor de delicat și înțepător de gaz în alb și negru. Unul dintre lucrurile minunate pe care Hubble le face este să dezvăluie culorile universului. Iar această imagine a Nebuloaselor Orion este cea mai bună șansă să ne imaginăm cum ar arăta dacă am putea merge acolo și să vedem asta în sus.

Multe dintre imaginile lui Hubble au devenit iconice și, pentru mine, bucuria constă în a vedea că imaginile sale frumoase aduc împreună știința și arta într-un mod care implică publicul. Intrarea în biroul meu prezintă o copie enormă a acestei imagini, perete pe un perete de 4 m lățime și 2,5 m înălțime. Pot să vă spun, este o modalitate minunată de a începe fiecare zi lucrătoare.

Michael Brown, Universitatea Monash

Impactul fragmentelor lui Comet Shoemaker Levy 9 cu Jupiter în iulie 1994 a fost prima dată când astronomii au avertizat în prealabil despre o coliziune planetară. Multe dintre telescoapele lumii, inclusiv Hubble recent reparate, și-au îndreptat privirea spre planeta uriașă.

Prăbușirea cometă a fost, de asemenea, prima mea experiență profesională de astronomie observațională. Dintr-o cupola frigidă de pe Muntele Stromlo, am sperat să vedem că lunile lui Jupiter reflectă lumină din fragmente de cometă care se prăbușesc în partea îndepărtată a lui Jupiter. Din nefericire, nu am văzut nicio lumină de lumină din lunile lui Jupiter.

Cu toate acestea, Hubble a avut o viziune uimitoare și neașteptată. Impacturile din partea îndepărtată a lui Jupiter au produs piramide care s-au ridicat atât de departe de norii lui Jupiter, încât au venit pe scurt de pe Pământ.

Pe măsură ce Jupiter sa rotit pe axa sa, au apărut cicatrici enorme întunecate. Fiecare cicatrice a fost rezultatul impactului unui fragment de cometă, iar unele dintre cicatrici au fost mai mari în diametru decât luna noastră. Pentru astronomii din întreaga lume, a fost o priveliște cu falcuri.

William Kurth, Universitatea din Iowa

Această pereche de imagini arată un spectaculos spectacol de lumină ultravioletă de lumină care apare lângă polul nord al lui Saturn în 2013. Cele două imagini au fost luate la doar 18 ore în afară, dar arată schimbări în luminozitatea și forma auroras. Am folosit aceste imagini pentru a înțelege mai bine cât de mult impactul are vântul solar asupra aurorilor.

Am folosit fotografii Hubble, cum ar fi cele obținute de colegii mei astronomi, pentru a monitoriza aurorile în timp ce folosesc nava spațială Cassini, în orbită în jurul lui Saturn, pentru a observa emisiile radio asociate luminilor. Am putut constata că luminozitatea aurorilor se corelează cu intensitățile radio mai mari.

Prin urmare, pot folosi observațiile radio continue ale lui Cassini pentru a-mi spune dacă aurorele sunt sau nu active, chiar dacă nu avem întotdeauna imagini la care să ne uităm. Acesta a fost un efort mare care a inclus numeroși anchetatori Cassini și astronomi bazați pe Pământ.

John Clarke, Universitatea din Boston

Această imagine ultra-violetă a aurului nordic al lui Jupiter arată o îmbunătățire constantă a capacității instrumentelor științifice ale lui Hubble. Imaginile Spectrografului de Imagistică pentru Telescopul Spațial (STIS) au arătat pentru prima dată întreaga gamă de emisii aurorale pe care tocmai am început să le înțelegem.

Camera anterioară a aparatului foto-planetar 2 (WFPC2) a arătat că emisiile aurorale ale lui Jupiter s-au rotit cu planeta, în loc să fie fixate în direcția soarelui, astfel încât Jupiter nu sa comportat ca Pământul.

Știam că există aurora de la curenții mega-amperi care curg de la Io de-a lungul câmpului magnetic până la Jupiter, dar nu eram siguri că acest lucru se va întâmpla cu ceilalți sateliți. Deși au existat multe imagini ultraviolete ale lui Jupiter luate cu STIS, îmi place acest lucru pentru că arată clar emisiile aurorale din amprentele magnetice ale lunilor lui Jupiter Io, Europa și Ganymede, iar emisia lui Io arată clar înălțimea perdelei aurorale. Pentru mine pare tridimensional.

Fred Watson, Observatorul astronomic australian

Uitați-vă bine la aceste imagini ale planetei pitic, Pluto, care arată detaliile la limita extremă a capabilităților lui Hubble. După câteva zile, vor fi pălăria veche și nimeni nu va mai deranja să le privească din nou.

De ce? Deoarece la începutul lunii mai, nava spațiale New Horizons va fi destul de aproape de Pluto pentru ca camerele sale să dezvăluie mai multe detalii, deoarece ambarcațiunile se apropie de întâlnirea din 14 iulie.

Cu toate acestea, această secvență de imagini - datând de la începutul anilor 2000 - a dat oamenilor de știință planetari cele mai bune cunoștințe până în prezent, culorile variegate dezvăluind variații subtile ale chimiei suprafeței lui Pluto. Această regiune gălbui proeminentă în imaginea de centru, de exemplu, are un exces de monoxid de carbon înghețat. De ce ar trebui să fie acest lucru este necunoscut.

Imaginile Hubble sunt cu atât mai remarcabile, dat fiind faptul că Pluto este doar 2/3 diametrul lunii noastre, dar aproape 13.000 de ori mai departe.

Chris Tinney, Universitatea din New South Wales

O dată mi-am târât soția în biroul meu pentru a-i arăta cu mândrie rezultatele unor observații imagistice făcute la Telescopul Anglo-australian cu un imager de 8.192 x 8.192 pixeli, cel mai recent, și cel de-al doilea. Imaginile erau atât de mari încât trebuiau imprimate pe mai multe pagini A4 și apoi lipite împreună pentru a crea o hartă alb-negru imensă a unui grup de galaxii care acopereau un întreg perete.

Am fost zdrobit când a aruncat o privire și a spus: "Se pare că mucegaiul."

Ceea ce merge doar să arate că cea mai bună știință nu este întotdeauna cea mai frumoasă.

Alegerea mea de cea mai mare imagine de la HST este o altă imagine alb-negru din 2012 care, de asemenea, "arată ca mucegaiul". Dar înmormântat în inima imaginii este un punct slab aparent neclar. Totuși, aceasta reprezintă detecția confirmată a celui mai rece exemplu al unui pitic maro, apoi descoperit. Un obiect ascuns mai puțin de 10 parseci (32,6 ani lumină) distanță de soare cu o temperatură de aproximativ 350 Kelvin (77 grade Celsius) - mai rece decât o ceașcă de ceai!

Și până în ziua de azi rămâne unul dintre cele mai reci obiecte compacte pe care le-am detectat în afara sistemului nostru solar.

Lucas Macri, Universitatea A & M din Texas

În 2004, am fost parte dintr-o echipă care a folosit camera moderată avansată de sonde (Hubble) instalată recent pentru a observa o mică regiune a discului unei galaxii spirale din apropiere (Messier 106) în 12 situații separate în decurs de 45 de zile. Aceste observații ne-au permis să descoperim peste 200 de variabile ceheide, care sunt foarte utile pentru a măsura distanțele față de galaxii și, în cele din urmă, pentru a determina rata de expansiune a universului (denumită în mod corespunzător constanta Hubble).

Această metodă necesită o calibrare adecvată a luminozităților Cepheid, care poate fi făcută în Messier 106 datorită unei estimări foarte precise și precise a distanței față de această galaxie (24,8 milioane de ani-lumină, 3% sau 3%) obținută prin observațiile radio ale apei nori care orbitează gaura neagră masivă din centrul său (care nu este inclusă în imagine).

Câțiva ani mai târziu, am fost implicat într-un alt proiect care a folosit aceste observații drept primul pas într-o robustă distanță pe scara cosmică și a determinat valoarea constantei Hubble cu o incertitudine totală de 3%.

Howard Bond, Universitatea de Stat din Pennsylvania

Una dintre imaginile care m-au impresionat cel mai mult - chiar dacă nu a devenit niciodată celebru - a fost primul nostru ecou al lumii în jurul strălucitoarei explozive V838 Monocerotis. Erupția sa a fost descoperită în ianuarie 2002, iar ecoul său luminos a fost descoperit cu o lună mai târziu, atât din telescoapele mici pe sol.

Deși lumina de la explozie călătorește direct spre Pământ, ea iese de asemenea în lateral, reflectă praful din apropiere și ajunge mai târziu la Pământ, producând "ecoul".

Astronauții au deservit Hubble în martie 2002, instalând noua cameră avansată pentru sondaje (ACS). În aprilie, am fost unul dintre primii care au folosit ACS pentru observațiile științifice.

Mereu mi-a plăcut să cred că NASA știa cumva că lumina de la V838 se îndrepta spre noi de la 20.000 de ani-lumină distanță și a fost instalată ACS exact la timp! Imaginea, chiar și într-o singură culoare, a fost uimitoare. Am obținut mult mai multe observații ale ecoului Hubble despre deceniul următor și ele sunt unele dintre cele mai spectaculoase dintre toate și foarte faimoase, dar încă îmi amintesc că am fost minunat când am văzut prima dată.

Philip Kaaret, Universitatea din Iowa

Galaxiile formează stele. Unele dintre aceste stele își încetează viața "normală" prin prăbușirea găurilor negre, dar apoi încep să-și ia viața nouă ca emițători puternici cu raze X alimentați cu gaze suflate de o stea însoțitoare.

Am obținut această imagine Hubble (în roșu) a galaxiei Medusa pentru a înțelege mai bine relația dintre binarele cu raze X cu gaura neagră și formarea stelelor. Aspectul frapant al Medusei apare pentru că este o coliziune între două galaxii - "părul" este o rămășiță a unei galaxii rupte de gravitatea celuilalt. Imaginea albastră din imagine prezintă raze X, înregistrate cu Observatorul de raze X din Chandra. Punctele albastre sunt binarele cu gauri negre.

Lucrările anterioare au sugerat că numărul de binare cu raze X este pur și simplu proporțional cu rata la care galaxia gazdă formează stele. Aceste imagini ale Meduzei ne-au permis să arătăm că are aceeași relație chiar și în mijlocul coliziunilor galactice.

Mike Eracleous, Universitatea de Stat din Pennsylvania

Unele dintre imaginile din Telescopul spațial Hubble care mă apelează foarte mult la galaxii interacționează și care fuzionează, cum ar fi antenele (NGC 4038 și NGC 4039), șoarecii (NGC 4676), galaxia Cartwheel (ESO 350-40) și multe altele fără porecle.

Acestea sunt exemple spectaculoase ale evenimentelor violente care sunt comune în evoluția galaxiilor. Imaginile ne furnizează detalii deosebite despre ceea ce se întâmplă în timpul acestor interacțiuni: distorsiunea galaxiilor, canalizarea gazelor către centrele lor și formarea de stele.

Consider că aceste imagini sunt foarte utile atunci când explic publicului larg contextul propriei mele cercetări, acumularea de gaze de găurile negre supermassive în centrele acestor galaxii. Este deosebit de util și util un videoclip realizat de Frank Summers la Institutul de Știință a Telescopului Spațial (STScI), care ilustrează ceea ce învățăm prin compararea unor astfel de imagini cu modele de coliziuni ale galaxiilor.

Michael Drinkwater, Universitatea din Queensland

Cele mai bune simulări pe calculator ne spun că galaxiile cresc prin ciocnire și fuzionare între ele. În mod similar, teoriile noastre ne spun că atunci când două galaxii spirale se ciocnesc, ele ar trebui să formeze o mare galaxie eliptică. Dar de fapt, văzând că se întâmplă este o altă poveste în întregime!

Această frumoasă imagine Hubble a capturat o coliziune a galaxiei în acțiune. Acest lucru nu ne spune doar că predicțiile noastre sunt bune, dar ne permite să începem să detaliem detaliile, deoarece acum vedem ce se întâmplă de fapt.

Există focuri de artificii ale formațiunii noi de stele declanșate pe măsură ce norii de gaz se ciocnesc și distorsiuni uriașe se întâmplă pe măsură ce brațele spirale se descompun. Avem mult de parcurs înainte să înțelegem cu desăvârșire cât de mari galaxii se formează, dar imaginile de acest fel indică calea.

Roberto Soria, Universitatea ICRAR-Curtin

Aceasta este cea mai înaltă rezoluție a unui avion colimat, alimentat de o gaură neagră supermassivă în nucleul galaxiei M87 (cea mai mare galaxie din Clusterul de Fecioară, 55 de milioane de ani lumină de la noi).

Jetul iese din zona de plasmă fierbinte care înconjoară gaura neagră (din stânga sus) și o vedem streaming în galaxie, la o distanță de 6.000 de ani-lumină. Lumina alb / violet a jetului din această imagine uimitoare este produsă de fluxul de electroni care se spira în jurul liniilor de câmp magnetic la o viteză de aproximativ 98% din viteza luminii.

Înțelegerea bugetului energetic al găurilor negre reprezintă o problemă provocatoare și fascinantă în astrofizică. Când gazul cade într-o gaură neagră, se eliberează o cantitate imensă de energie sub formă de lumină vizibilă, raze X și jeturi de electroni și positroni care călătoresc aproape la viteza luminii. Cu Hubble, putem măsura dimensiunea găurii negre (o mie de ori mai mare decât gaura neagră centrală a galaxiei noastre), energia și viteza jetului său și structura câmpului magnetic care o collimează.

Jane Charlton, Universitatea de Stat din Pennsylvania

Când propunerea mea pentru telescopul Hubble a fost acceptată în 1998, a fost una dintre cele mai mari emoții din viața mea. Să-mi imaginez că, pentru mine, telescopul va capta Cvintetul lui Stephan, un grup compact de galaxii uimitoare!

În următorii miliarde de ani, galaxiile lui Quintet ale lui Stephan vor continua în dansul lor maiestuos, ghidat de atracția gravitațională a celuilalt. În cele din urmă, se vor uni, își vor schimba formele și, în cele din urmă, vor deveni una.

De atunci am observat câteva alte galaxii compacte cu Hubble, dar Quintet-ul lui Stephan va fi întotdeauna special pentru că gazul său a fost eliberat din galaxiile sale și se aprinde în explozii dramatice de formare a stelelor intergalactice. Ce lucru bun este să fim vii într-un moment în care putem construi Hubble-ul și ne împingem mințile pentru a privi semnificația acestor semnale din universul nostru. Mulțumită tuturor eroilor care au realizat și au întreținut Hubble.

Geraint Lewis, Universitatea din Sydney

Când Hubble a fost lansat în 1990, am început să lucrez cu doctoratul meu. studiile privind lentila gravitațională, acțiunea de îndoire a căilor de raze de lumină în timp ce călătoresc în univers.

Imaginea Hubble a clusterului masiv de galaxii, Abell 2218, aduce această focalizare gravitațională într-o concentrație accentuată, dezvăluind cum cantitatea masivă de materie întunecată prezentă în cluster - materia care leagă cele câteva sute de galaxii împreună - mărește lumina din surse de multe ori mai mult îndepărtat.

Pe măsură ce vă uitați adânc în imagine, aceste imagini foarte mari sunt evidente ca dungi lungi subțiri, vederi distorsionate ale galaxiilor copilului, care ar fi în mod normal imposibil de detectat.

Vă dă o pauză să credeți că astfel de lentile gravitaționale, care acționează ca telescoape naturale, utilizează tracțiunea gravitațională de la materia invizibilă pentru a descoperi uimitorul detaliu al universului pe care nu îl putem vedea în mod normal!

Rachel Webster, Universitatea din Melbourne

Gravitația este o manifestare extraordinară a efectului masei asupra formei spațiului-timp din universul nostru. În esență, în cazul în care există o masă, spațiul este curbat și astfel obiectele văzute la distanță, dincolo de aceste structuri de masă, le distorsionează imaginile.

Este un fel de miraj; într-adevăr, acesta este termenul folosit de Franța în acest sens. În primele zile ale Telescopului Spațial Hubble, a apărut o imagine a efectelor de lentilă ale unui grup masiv de galaxii: galaxiile de fundal mici au fost întinse și distorsionate, dar au îmbrățișat clusterul, aproape ca o pereche de mâini.

Am fost uimit. Acesta a fost un tribut adus rezoluției extraordinare a telescopului, care operează mult peste atmosfera Pământului. Privite de la sol, aceste șuvițe extraordinare subțiri de lumină galactică ar fi fost șterse și nu se puteau distinge de zgomotul de fond.

Clasa a treia a treia aniversare a explorat cele 100 de fotografii de sus a lui Hubble și au fost foarte impresionate de culorile extraordinare, dar adevărate ale noriilor de gaz. Cu toate acestea, nu pot trece o imagine care să arate efectul masei asupra structurii universului nostru.

Kim-Vy Tran, Texas A & M

Cu relativitatea generală, Einstein a postulat că materia se schimbă în spațiu și timp și poate îndoi lumina. O consecință fascinantă este că obiectele foarte masive din univers vor mări lumina de la galaxiile îndepărtate, devenind, în esență, telescoape cosmice.

Cu Telescopul Spațial Hubble, acum am exploatat această abilitate puternică de a privi în timp în timp pentru a căuta primele galaxii.

Această imagine Hubble arată un stup de galaxii care au suficientă masă pentru a îndoi lumina de la galaxiile foarte îndepărtate în arcuri luminoase. Primul meu proiect de student absolvent a fost acela de a studia aceste obiecte remarcabile și încă mai folosesc astăzi Hubble pentru a explora natura galaxiilor în timpul cosmic.

Alan Duffy, Universitatea de Tehnologie din Swinburne

Pentru ochiul uman, cerul de noapte din această imagine este complet gol. O regiune minusculă, nu mai groasă decât o granulă de orez deținută la lungimea brațelor. Telescopul spațial Hubble a fost arătat în această regiune timp de 12 zile întregi, lăsând lumina să lovească detectoarele și, încet, câte unul, galaxiile au apărut, până când întreaga imagine a fost umplută cu 10.000 de galaxii care se întindea pe tot parcursul universului.

Cele mai îndepărtate sunt mici puncte roșii, zeci de miliarde de ani lumină distanță, datând de-a lungul unei perioade de doar câteva sute de milioane de ani de la Big Bang. Valoarea științifică a acestei singure imagini este enormă. Aceasta a revoluționat teoriile noastre atât despre cât de galaxii timpurii s-au putut forma cât de repede puteau să crească. Istoria universului nostru, precum și bogăția varietăților de forme și dimensiuni ale galaxiei sunt conținute într-o singură imagine.

Pentru mine, ceea ce face cu adevărat această imagine extraordinară este că oferă o privire la scara universului nostru vizibil. Atât de multe galaxii într-o zonă atât de mică înseamnă că există 100 de milioane de galaxii în întreaga cer. O întreagă galaxie pentru fiecare stea din Calea Lactee!

James Bullock, Universitatea din California, Irvine

Despre asta este vorba Hubble. O singură viziune inspirată de uimire poate descoperi atât de mult despre Universul nostru: trecutul său îndepărtat, adunarea sa în curs de desfășurare și chiar legile fizice fundamentale care o leagă pe toate împreună.

Privim prin inima unui grup de galaxii pline. Aceste bile albe strălucitoare sunt galaxii gigantice care au dominat centrul clusterului. Uită-te îndeaproape și vei vedea niște bucăți difuze de lumină albă care le vor fi smulse! Clusterul acționează ca un blender gravitațional, reunind multe galaxii individuale într-un singur nor de stele.

Dar cluster-ul în sine este doar primul capitol din povestea cosmică descoperită aici. Vedeți acele inele albastre și arce slabe? Acestea sunt imaginile distorsionate ale altor galaxii care stau departe în depărtare.

Gravitatea imensă a cluster-ului determină distrugerea spațiului-timp în jurul acestuia. Pe măsură ce lumina de la galaxiile îndepărtate trece, este forțată să se aplece în forme ciudate, cum ar fi o lupă deformată, care ar distorsiona și ar lumina punctul nostru de vedere al unei lumânări slabe. Folosind înțelegerea relativității generale a lui Einstein, Hubble folosește clusterul ca telescop gravitațional, permițându-ne să vedem mai departe și mai slabe decât oricând înainte. Ne uităm mult înapoi la timp pentru a vedea galaxiile, așa cum au fost mai mult de 13 miliarde de ani în urmă!

Ca teoretician, vreau să înțeleg întregul ciclu de viață al galaxiilor - cum se nasc (mici, albastre, izbucnind cu noi stele), cum cresc și, eventual, cum mor (mare, roșu, estompat cu lumina vechilor stele). Hubble ne permite să conectăm aceste etape. Unele dintre cele mai îndepărtate și mai îndepărtate galaxii din această imagine sunt destinate să devină galaxii de monstri ca cele strălucitoare în prim plan. Vedem trecutul îndepărtat și prezentul într-o singură imagine glorioasă.

Acest articol a fost publicat inițial pe Conversația de la Tanya Hill cu autorii contribuitori 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 și William Kurth. Citiți articolul original aici.