2017, szeptember 23 - szombat,
Home » Tech » Huszonöt éves a Hubble

Huszonöt éves a Hubble

A világ első, 1990-ben útjára indult űrteleszkópja negyed évszázados szolgálata alatt átformálta Naprendszerünkről alkotott tudásunkat, és segített megtalálni helyünket a csillagok között.

A NASA által a Hubble-űrteleszkóp 25. születésnapjára közzétett fotón fiatal csillagok briliáns kompozíciója látható. Az évfordulós fotó csillámló szíve egy körülbelül 3000 csillagból álló óriáshalmaz, a Westerlund 2. Nevét Bengt Westerlund svéd csillagász után kapta, aki az 1960-as években fedezte fel. A halmaz a Földtől 20 ezer fényévre, a Carina konstellációban lévő Gum 29 néven ismert, háborgó csillagkeletkezési régióban található.

A fotó elkészítéséhez a 3-as nagy látószögű kamerát használták, amely átpislantott a csillagóvodát beburkoló porfátylon, tiszta rálátást biztosít a csillagködre, és a központi halmazban a csillagok sűrű koncentrációjára. A halmaz átmérője a 6-13 fényév közötti tartományra esik. Az óriáshalmaz mintegy kétmillió éves, és galaxisunk néhány legforróbb, legragyogóbb és leghatalmasabb csillagának otthona. A legnagyobbak némelyikéből ultraibolya fény és töltött részecskék hurrikánszerű szele robban ki, belevájva az övező hidrogéngáz-felhőbe.

A Westerlund 2 csillaghalmaz és környezete
A Westerlund 2 csillaghalmaz és környezete

A csillagköd oszlopok, gerincek és völgyek fantasztikus tájképét tárja elénk. A sűrű gázból álló oszlopok, amelyeket új csillagok keletkezési helyének is tartanak, néhány fényév magasak és a központi csillaghalmaz felé mutatnak. Köröttük egyéb sűrű régiók terülnek el, többek között gáz és por vörösesbarna rostjai. A ragyogó csillagok formázzák a köd gáznemű terepét, és elősegítik az újszülött csillagok következő generációjának életre hívását. Amikor a csillagszelek a gáz sűrű falaiba ütköznek, a lökéshullámok a kivájt üreg fala mentén új csillagok keletkezésének folyamatát indíthatják be. A felvételt pettyező vörös foltok újonnan alakuló csillagok gazdag populációja, amelyeket még gázból és porból álló burkuk borít. Eme apró, halovány csillagok 1-2 millió évesek – viszonylag fiatalok -, még nem gyújtották be a magjukban rejlő hidrogént. A fotón látható ragyogó kék csillagok főként az előtérben helyezkednek el. Mivel a halmaz asztronómiai értelemben nagyon fiatal, még nem volt ideje csillagait mélyen a csillagközi űrbe szétszórni, ennélfogva csillagkeletkezési környezetének tanulmányozásával a kutatók információkat gyűjthetnek történetéről.

A felvétel középső régiója, amely csillaghalmazokat vonultat fel, a Hubble ACS kamerájának látható fénytartományú adatait kombinálja a 3-as nagy látószögű kamera közeli infravörös képeivel. A környező tartomány az ACS látható fényű megfigyeléseiből áll. A vörös árnyalatai a hidrogént, a kékes-zöldes árnyalatok túlnyomórészt az oxigént reprezentálják.

Egy hosszú szolgálat kezdetei

A Hubble-űrteleszkóp 25 éves szolgálatának nagy részében csodálatos képekkel nyűgözi le az embereket. Az Amerikai Űrügynökség (NASA) és az Európai Űrügynökség (ESA) együttműködésének gyümölcse azonban a fotózásnál jóval többet tesz: tudományos műszerei forradalmasították ismereteinket az univerzumról és történetéről.

A figyelemre méltó születésnapról mind a NASA, mind az ESA megemlékezik. Az Európai Űrügynökség átszabta Hubble-oldalát, és külön évfordulós aloldalt indított rengeteg érdekességgel. A NASA is új weboldallal tiszteleg a koros és igen termékeny obszervatórium előtt. Ezenkívül 3D-s Hubble-modell és logófájlok nyomtatásához szükséges anyagokat tettek elérhetővé a hét elejétől. A fájlok letölthetőek, 3D-s nyomtatóval kinyomtatva miniatűr modellé állíthatóak össze.

Hubble 2Colleen Hartman, a NASA Goddard Űrrepülési Központjának szakembere elmondta, abban reménykedtek, hogy a Hubble átformálja ismereteinket a kozmoszról. Ezeket az elvárásokat teljesítette is. Mióta a Discovery űrsikló 1990. április 24-én felszállította, világszerte mintegy 4000 csillagász használta „szemét” több mint 12 ezer 700 tudományos publikációhoz, ezzel a valaha kifejlesztett legtermékenyebb készülék. Hartman szerint valóban oly módon tárta fel előttünk az univerzumot, ahogy eddig semmilyen más eszköz.

A Naprendszer szemrevételezése

Lymane Spitzer amerikai csillagász 1946-ban kezdett el lobbizni egy űrbe telepített készülékért, kicsivel több, mint két évtized múltán a NASA el is kezdte tervezni a „Nagy-űrteleszkópot”. (1983-ban nevezték el a híres csillagász, Edwin Hubble után.) A Hubble-űrteleszkóp hibás tükörrel érkezett az űrbe, ezért kezdetben elmosódott képeket készített a kozmoszról. Az űrhajósok azonban 1993-ban, egy szervizelési misszió folyamán orvosolták a problémát, és a Hubble elkezdte ontani magából azokat a gyönyörű, ikonikus képeket, amelyek ma már védjegyeivé váltak.

Nem sokkal a szervizelést követően csapódott be a Jupiterbe a Shoemaker-Levy-9 üstökös. A Hubble lencsevégre kapta széttöredezését, ezzel betekintést nyújtva ama lehetséges szerepbe, amelyet felöltve az üstökösök vizet és más anyagokat szállíthatnak a Naprendszer planétáira, többek között anyabolygónkra. Egyéb fotói a gázóriásról pedig váratlanul kevés víz jelenlétét tárták fel atmoszférájában.

Ezenkívül lefotózta a Ceres törpebolygó – a Mars és a Jupiter közötti fő aszteroidaövben található legnagyobb objektum – felszínét tarkító világos és sötét régiókat. A NASA Dawn szondája igyekszik feltérképezni a Ceres rejtélyes fényes foltjainak összetételét április 23-án kezdődő tudományos missziója keretében. A Hubble emellett tanulmányozta a Vesta aszteroida geológiáját is. Eme objektumot 2011 júliusa és 2012 szeptembere között vette szemügyre a Dawn.

Nevéhez fűződik néhány felvétel a távolra szakadt Plútóról is, ezzel segédkezve a felszínét taglaló térképek elkészítésében, sőt még négy új holdja felfedezésében is. A NASA New Horizons missziója 2015 májusában válhat a Hubble riválisává a felvételek tekintetében, de kilenc évig kellett utaznia, hogy eléggé megközelíthesse a törpebolygót, és így lepipálja az ikonikus űrteleszkópot. (A New Horizons 2006-ban indult, és július 14-én randevúzik a Plútóval.)

Az univerzum korának meghatározása

A NASA leghíresebb űrteleszkópját Edwin Hubble amerikai csillagász után nevezték el, aki meghatározta, hogy az univerzum nem nyugvó állapotban van, hanem tágul. A Hubble egyik fő célja éppen annak megállapítása volt, milyen gyors ez a tágulás. A teleszkóp bizonyítékot talált a sötét energia létezésére is: a rejtélyes erő ellensúlyozza a gravitációt, számlájára írható, hogy a galaxisok gyorsuló ütemben távolodnak egymástól.

Felbocsátása előtt az univerzum korbecslései a 10-20 milliárdos tartományra estek, óriási hiátussal középütt. De különleges, pulzáló csillagok, úgynevezett Cefeida-típusú változócsillagok tanulmányozásával a Hubble segített a kutatóknak mintegy 5 százalékos pontossággal meghatározni az univerzum korát, ami a jelenlegi legjobb becslések szerint megközelítőleg 13,82 milliárd év.

Tejútrendszerünk lassacskán ütközőpályára áll szomszédjával, az Androméda-galaxissal, és a világ ismét csak a Hubble-nek köszönheti információit. A távcső a közeledő Androméda oldalirányú mozgásának nyomon követésével segített a kutatóknak meghatározni, hogy a két galaxis megközelítőleg négymilliárd év múlva egyesül.

A Tejút és a mögötte elterülő tartomány

Az összeolvadások, ahogy a Hubble ezt is feltárta, a Tejúton túl megszokottak. Amikor a kutatók hosszú gáz- és porcsóvát – az összeolvadások maradványai – hordozó galaxisokat fedeztek fel, a Hubble-lal vették őket részletesen szemügyre: megvizsgálták az ütközések szívét, és kivételesen nagy, és fényes csillaghalmazok új osztályát fedezték fel.

Hubble-fotók ütköző galaxisokról.
Hubble-fotók ütköző galaxisokról.

A Hubble mindezen túl lehetővé tette olyan galaxisok felmérését is, amelyek az univerzum 600 millió éves korában keletkeztek. A korábbi becslések sugallata szerint galaxisok addig nem jöttek létre, míg a világegyetem kora legalább a kétmilliárd évet nem érte el. Az „égi szemmel” tanulmányozhatták, hogyan fejlődtek a galaxisok.

A Hubble révén a tudományos-fantasztikum bizonyos területei tudományos ténnyé lettek. Ed Weiler, aki a Hubble vezető kutatójaként dolgozott 1979-1998 között, kifejtette, gyerekkorában a fekete lyukhoz hasonló képződmények a fantázia termékei voltak. A Hubble viszont feltárta, hogy szupernehéz fekete lyukak – amelyek tömege a Napénak több milliószorosát vagy akár milliárdszorosát is elérheti – a legtöbb, ha nem az összes galaxis szívében megtalálhatóak. „A Hubble nemcsak eme monstrumok létezését bizonyította be, hanem átemelte őket a tudományos-fantasztikum világából a realitásba” – magyarázza.

Robbanó csillagok

Amikor a masszív csillagok életük végére érnek, robbanásszerű halált halnak szupernóvaként. Ezek az erőteljes robbanások fekete lyukakat, vagy szuperkompakt neutroncsillagokat hagyhatnak maguk után, ahogy a csillag szívét alkotó nehéz elemeket galaxisukba szórják. A Hubble révén a kutatók a szupernóva-folyamatot is alaposabban megismerhették.

Első fotóinak elkészítése óta lencsevégre kapta az SN 1987 A szupernóvát is, amely három évvel felbocsátása előtt robbant fel. Azóta is nyomon követi, több száz felvétele révén a kutatók szemrevételezhetik a régióban zajló változásokat. Időt szakított az Eta Carinae instabil csillag tanulmányozására is, amelyben a jelek szerint robbanás van készülőben. A kinyert információkkal a csillagászok részletes tanulmányokat készítettek a szokatlan objektum struktúrájáról, beleértve a 200 év alatt megtapasztalt erőteljes kitörések maradványait.

Pillantás a Naprendszeren túlra

Manapság, amikor az emberek fülét megüti az exobolygó szó, valószínűleg szinte azonnal a NASA Kepler-teleszkópjára asszociálnak. Ám 2008-ban a Hubble kapta lencsevégre az első olyan bolygót, amely egy másik csillag körül kering, nevezetesen a Fomalhaut b-t. Ezt megelőzősen pedig segédkezet nyújtott 16 potenciális exobolygó felfedezésében az átvonulásukkal a csillaguk fényében kiváltotta elhalványodás megfigyelésével, sőt, távoli világok légkörének tanulmányozását is lehetővé tette.

Közvetett módon tulajdonképpen megágyazott a Keplernek, hiszen több milliárd olyan csillagot fedezett fel, amely potenciális gazdája lehet ilyen planétáknak. A NASA szakemberei pedig úgy vélik, hogy űrbeli kihelyezése demonstrálta az elvárt technológiai szakértelmet is. Hartman szerint ebből kifolyólag logikusnak tűnt, hogy ki tudnak fejleszteni egy Keplerhez hasonló készüléket.

Kibővített misszió

A Hubble-t eredendően szerelhetőre tervezték – ötször járt fenn nála szerelőcsapat -, ennélfogva az űrhajósok kicserélhették a szükséges alkatrészeket vagy tudományos készülékeket. Ez a megközelítés tette lehetővé negyed évszázados működőképességét. Az utolsó szervizelés 2009-ben történt, ekkor kicserélték néhány elhasználódott alkatrészét. Weiler becslései szerint még legalább 5-6 évig képes lesz az adatgyűjtésre.

A 25 év folyamán így maga a teleszkóp nem sokat változott, ellenben tudományos műszerparkja igen. Az Advanced Camera for Surveys – eredeti műszereinek utolsó képviselője – műszert 2002-ben cserélték le, ezzel már nem volt szükség a COSTAR-ra (Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement). A mozgatható tükrök eme kollekciója mentette meg korábban a Hubble-t a hibás tükör kiiktatásával. Utódja, a Wide Field and Planetary Camera 3 és a Cosmic Origins Spectrograph egyidejűleg került fedélzetére. Ezek a műszerek lehetővé tették, hogy a begyűjtött adatok a technológia fejlődéséhez mérten pontosabbá váljanak.

A frissítések révén a Hubble továbbra is a tudományos vizsgálódás élvonalában maradt, folyamatosan bővíti ismereteinket az univerzumról, és a NASA egyik legsikeresebb tudományos missziójává avanzsált.

Eljövendő trónfosztás

A 25 éves vizsgálódásból egyértelműen kitűnnek az „ultramély felvételek”, az ikonikus, galaxisokkal pettyezett Ultra Deep Field-képek testamentumai az obszervatórium csillagászatra gyakorolt hatásának és egyben korlátainak is. Az eredeti felvétel két hónap munkájának eredménye és a Kemence-konstelláció egyik apró szegletének megfigyeléseit öleli fel. A csillagászok fényes csillagoktól viszonylag üres régiót kerestek, kiderítendő, mennyire halovány objektumok észlelésére képes még a Hubble.

Mintegy 10 ezer galaxis bukkant fel a felvételeken, megkérdőjelezve a galaxisok keletkezését érintő elméleteket az univerzum korai szakaszában. A fotót később egy még „mélyebb pillantással” egészítették ki a Hubble új látható és infravörös fénytartományban vizsgálódó kamerájának révén, így a legfiatalabb galaxisokat a Nagy Bummot követő kevesebb, mint egymilliárd évre követték vissza.

A galaxisokon túl a fotó „elsötétül”, és nem azért, mert már nem rejtőzik ott semmi látnivaló, hanem azért, mert a még távolabbi objektumok kibocsátotta fény a látható és ultraibolya hullámhosszokról az infravörös tartományba tolódott, vagyis a Hubble által még észlelhető régiókon túl.

Eme tartomány megfigyelése már a Hubble utódjának, a James Webb Űrteleszkópnak (JWST) feladata lesz, amelyet a tervek szerint 2018 októberében bocsátanak fel. Az amerikai Spitzer- és az európai Herschel-, szintén infravörösben vizsgálódó obszervatóriumoktól tükrének mérete különbözteti meg, amely jóval nagyobb fénygyűjtő felszínt nyújt neki.

A Hubble 2,4 méter átmérőjű tükre 70-es évekbeli tervezésekor és kifejlesztésekor korszerű volt. A Spitzer tükre 83 centiméteres, a Webbé viszont 6,4 méteres lesz. (A kilövéshez 18 aranyborítású, hexagonális tükörszegmensét origamiszerűen „összehajtogatják”.)

James Webb-űrteleszkóp
James Webb-űrteleszkóp

Az ősrobbanás után keletkezett, első fénykibocsátó objektumok észlelésének képessége csak egyike annak a több száz feladatnak, amit a Webb számára tartogatnak, hiszen a Hubble-hoz hasonlóan általános obszervatórium, vagyis különféle csillagászati projektekhez használhatják majd fel.

A kutatók azt is szeretnék, ha a Webb követné a Hubble úttörő tanulmányait a Naprendszeren túli bolygók légkörében lévő vegyületek kifürkészésében. (Ez a tudományterület a Hubble felbocsátásakor még nem is létezett.)

A Hubble-hoz és a Keplerhez hasonlóan meg tudja majd vizsgálni a gazdacsillaguk előtt elvonuló planétákat. Az ilyen átvonulások során a csillagfény át tud szüremleni a bolygó atmoszféráján. Ha ez megtörténik, ahogy a fény folytatja útját a Földre, megőrzi azoknak a légköri gázoknak kémiai ujjlenyomatát, amelyekkel találkozott. A kutatókat különösképpen a földi élethez kötődő, vízhez, szén-dioxidhoz és metánhoz hasonló elemek jelenléte érdekli.

Check Also

Gyémántból építenek elektromos vezetéket

Elektromos áramot vezető szövet készülhet a Stanford Egyetemen kifejlesztett gyémántvezetékekből. A kaliforniai kutatók által megépített …

A Jupiter nem is a Nap körül kering

Bár nagyrészt gázokból (hidrogénből és héliumból) áll a tömege két és félszer akkora, mint a …

Vélemény, hozzászólás?