Космічний телескоп Хаббл: астрономи Частка 17 кращих космічних фотографій

У цій особливості ми запропонували астрономам обрати образ космічного телескопа Хаббл, який має для них найбільш наукову актуальність. Образи, які вони вибрали, не завжди є барвистими кадрами слави, які заповнюють незліченні «найкращі» галереї в Інтернеті, а їхній вплив приходить в наукових уявленнях, які вони розкривають.

Таня Хілл, музей Вікторія

Моїм улюбленим астрономічним об'єктом є туманність Оріон - красива і близька хмара газу, що активно формує зірки. Я був студентом середньої школи, коли вперше побачив туманність через невеликий телескоп, і це дало мені таке почуття досягнення, щоб вручну вказувати телескоп у правильному напрямку і, після чіткого полювання, нарешті відстежити його в Небо (на цій телескопі не було автоматичної кнопки «перейти»).

Звичайно, те, що я бачив на тому, що давно вночі, було дивно делікатним і тонким хмарою газу в чорно-білому кольорі. Одним з чудових речей, які робить Хаббл, є розкриття кольорів Всесвіту. І цей образ туманності Оріон - це наш найкращий шанс уявити, як би він виглядав, якби ми могли б туди піти і побачити його вгору.

Тому багато образів Хаббла стали знаковими, і для мене радість бачить, як її красиві образи об'єднують науку та мистецтво у спосіб, що залучає громадськість. Вхід до мого офісу, має величезну копію цього зображення, настінний на стіні шириною 4м і висотою 2.5м. Я можу сказати вам, що це прекрасний спосіб розпочати кожний робочий день.

Майкл Браун, університет Монаш

Вплив фрагментів комета Лео 9 з Юпітером у липні 1994 року був першим, коли астрономи заздалегідь попереджають про планетарне зіткнення. Багато телескопів світу, включаючи нещодавно відремонтований Хаббл, звернули свій погляд на планету-гігант.

Аварія комет була також моїм першим професійним досвідом спостережної астрономії. З холодного купола на горі Стромло ми сподівалися побачити, що супутники Юпітера відбивають світло від фрагментів комети, що врізаються в далеку сторону Юпітера. На жаль, ми не бачили спалахів світла від супутників Юпітера.

Однак Хаббл отримав дивовижний і несподіваний вигляд. Впливи на дальній стороні Юпітера призвели до виникнення плюмів, які піднялися настільки над хмарами Юпітера, що вони коротко вийшли на Землю.

Коли Юпітер обертався на своїй осі, на неї з'явилися величезні темні рубці. Кожен шрам був результатом впливу фрагмента комети, а деякі рубці були більшими в діаметрі, ніж наш місяць. Для астрономів по всьому світу це було видовище.

Вільям Курт, Університет штату Айова

Ця пара зображень демонструє вражаюче світлове шоу ультрафіолетового сяйва, яке відбувається поблизу північного полюса Сатурна в 2013 році. Два зображення були зроблені на відстані лише 18 годин, але показують зміни в яскравості та формі полярних сяйв. Ми використовували ці зображення, щоб краще зрозуміти, наскільки впливає сонячний вітер на полярні сяйва.

Ми використовували фотографії Hubble, подібні до них, отримані моїми колегами-астрономами для моніторингу полярних сяйв, використовуючи космічний апарат Cassini, на орбіті навколо Сатурна, щоб спостерігати радіовипромінювання, пов'язане з вогнями. Ми змогли визначити, що яскравість полярних сяйв корелює з вищими радіоінтенсивністю.

Таким чином, я можу використовувати безперервні радіоконтролю Cassini, щоб сказати мені, чи активовані полярні сяйва, навіть якщо ми не завжди маємо зображення для погляду. Це було великим зусиллям, включаючи багатьох дослідників Кассіні та астрономів на Землі.

Джон Кларк, Бостонський університет

Це далеке ультрафіолетове зображення північного сияння Юпітера показує стійке поліпшення здатності наукових інструментів Хаббла. Зображення спектрографа космічного телескопа (STIS) вперше показали повний спектр авроральних викидів, які ми тільки починали розуміти.

Раніше камера широкомасштабної планетарної камери 2 (WFPC2) показала, що авроральні випромінювання Юпітера обертаються з планетою, а не фіксуються у напрямку до Сонця, тому Юпітер не веде себе подібно до Землі.

Ми знали, що з мега-амперних течій, що течуть від Іо по магнітному полю до Юпітера, існували полярні сяйва, але ми не були впевнені, що це станеться з іншими супутниками. Хоча було прийнято багато ультрафіолетових зображень Юпітера з STIS, мені це подобається, тому що воно чітко показує випромінювання авроралів з магнітних слідів супутників Юпітера Іо, Європа і Ганімед, а випромінювання Іо ясно показує висоту авроральної завіси. Для мене це виглядає тривимірним.

Фред Уотсон, Австралійська астрономічна обсерваторія

Погляньте на ці образи карликової планети, Плутон, які показують подробиці на граничній межі можливостей Хаббла. Через кілька днів, вони будуть старою капелюхом, і ніхто не буде турбуватися, дивлячись на них знову.

Чому? Тому що на початку травня космічний корабель New Horizons буде достатньо близьким до Плутона для своїх камер, щоб розкрити кращі деталі, оскільки ремесло наближається до свого рандеву 14 липня.

Проте ця послідовність зображень - датована на початку 2000-х років - дала учням планет найкраще розуміння на сьогоднішній день, різноманітні кольори, що виявляють тонкі варіації хімії поверхні Плутона. Така жовтувата область, що виступає в центрі зображення, наприклад, має надлишок замороженого оксиду вуглецю. Чому це має бути невідомо.

Зображення Хаббла є ще більш чудовими з огляду на те, що Плутон має лише 2/3 діаметра нашого власного місяця, але майже в 13 000 разів далі.

Кріс Тінні, Університет Нового Південного Уельсу

Я одного разу притягнув дружину до свого офісу, щоб з гордістю показати їй результати деяких спостережень із зображеннями, зроблених на англо-австралійському телескопі з (тоді) новим і (тоді) сучасним 8,192 x 8,192 пікселем. Зображення були настільки великі, що їх треба було роздрукувати на декількох сторінках А4, а потім склеїти, щоб створити величезну чорно-білу карту кластера галактик, які покривали всю стіну.

Я був роздавлений, коли вона подивилася і сказала: "Схоже на цвіль".

Що просто показує, що найкраща наука не завжди найкраща.

Мій вибір найкращого зображення з HST - це ще один чорно-білий малюнок з 2012 року, який також «виглядає як цвіль». Але похований у самому серці зображення - це, мабуть, непримітна слабка точка. Проте він являє собою підтверджене виявлення найхолоднішого прикладу коричневого карлика, потім виявленого. Об'єкт, що ховається менше, ніж 10 парсек (32,6 світлових років) від сонця з температурою близько 350 Кельвінів (77 градусів Цельсія), - холодніше, ніж чашка чаю!

І до цього дня він залишається одним з найхолодніших компактних об'єктів, виявлених за межами нашої Сонячної системи.

Лукас Макрі, Техаський університет A&M

У 2004 році я був частиною команди, яка використовувала нещодавно встановлену Advanced Camera for Surveys (ACS) на Хаббл, щоб спостерігати невелику область диска сусідньої спіральної галактики (Messier 106) у 12 окремих випадках протягом 45 днів. Ці спостереження дозволили нам виявити більше 200 змінних цефеїдів, які дуже корисні для вимірювання відстаней до галактик і в кінцевому підсумку визначають швидкість розширення Всесвіту (відповідно називається постійною Хабблом).

Цей метод вимагає належної калібрування світлості Цефеїду, що може бути зроблено в Messier 106 завдяки дуже точній і точній оцінці відстані до цієї галактики (24,8 млн. Світлових років, 3%), отриманих за допомогою радіоспостереження води хмари, що обертаються навколо масивної чорної діри у її центрі (не включені в зображення).

Кілька років по тому я був залучений в інший проект, який використовував ці спостереження як перший крок у стійкій космічній дистанції і визначав значення константи Хаббла з загальною невизначеністю 3%.

Говард Бонд, Університет штату Пенсільванія

Одним з образів, які найбільше хвилювали мене - хоча він і не став знаменитим - був наш перший ехо світла навколо дивної вибухової зірки V838 Monocerotis. Його виверження було виявлено в січні 2002 року, і його світло ехо було відкрито приблизно через місяць, як з невеликих наземних телескопів.

Хоча світло від вибуху подорожує прямо до Землі, воно також виходить у бік, відбивається від сусіднього пилу, а пізніше прибуває на Землю, виробляючи «ехо».

Астронавти обслуговували Hubble у березні 2002 року, встановивши нову розширену камеру для обстежень (ACS). У квітні ми були одним з перших, хто використовував АСУ для наукових спостережень.

Мені завжди подобалося думати, що НАСА якось зрозуміла, що світло від V838 знаходиться на шляху до нас на відстані 20 тисяч світлових років і отримав ACS у встановленому порядку! Зображення, навіть в одному кольорі, було дивовижним. За наступне десятиріччя ми отримали багато інших спостережень Хаббл від ехо, і вони є одними з найбільш вражаючих, і ДУЖЕ відома, але я все ще пам'ятаю, коли я бачив це перше.

Філіп Каарет, Університет Айови

Галактики утворюють зірки. Деякі з цих зірок закінчують свої «нормальні» життя, згортаючись у чорні діри, але потім починають нове життя, оскільки потужні рентгенівські випромінювачі, що працюють на газі, відсмоктують зірку-компаньйона.

Я отримав це зображення Хаббла (червоним кольором) галактики Медузи, щоб краще зрозуміти зв'язок між двоядерними рентгенівськими зображеннями чорної діри і формуванням зірок. Яскравий вигляд Медузи виникає тому, що це зіткнення двох галактик - «волосся» є залишками однієї галактики, розриваної гравітацією іншого. Синій на зображенні зображує рентгенівські промені, зображені на рентгенівській обсерваторії Чандра. Сині крапки - це двійкові файли чорної діри.

Раніше в роботі було висловлено припущення, що кількість рентгенівських бінарних файлів просто пропорційно швидкості, з якою галактика приймаючої форми формує зірки. Ці образи Медузи дозволили нам показати, що таке ж відношення має місце навіть в умовах галактичних зіткнень.

Майк Eracleous, Університет штату Пенсільванія

Деякі зображення космічного телескопа Хаббл, які звертаються до мене, багато показують взаємодіючі та зливаються галактики, такі як антени (NGC 4038 і NGC 4039), миші (NGC 4676), галактика з колесом (ESO 350-40) і багато інших без ніків.

Це вражаючі приклади насильницьких подій, які є загальними в еволюції галактик. Зображення надають нам вишукані деталі про те, що відбувається під час цих взаємодій: спотворення галактик, спрямування газу до їхніх центрів і утворення зірок.

Я вважаю ці образи дуже корисними, коли я пояснюю широкому загалу мої власні дослідження, зрощення газу надмасивними чорними дірами в центрах таких галактик. Особливо акуратним і корисним є відео, зібране Френком Саммерсом в Науковому інституті космічного телескопа (STScI), що ілюструє те, що ми вивчаємо, порівнюючи такі зображення з моделями зіткнень галактик.

Майкл Дрінкуотер, Університет Квінсленду

Наші кращі комп'ютерні моделювання говорять нам, що галактики ростуть, зіштовхуючись і зливаючись один з одним. Аналогічно, наші теорії говорять про те, що коли дві спіральні галактики стикаються, вони повинні утворити велику еліптичну галактику. Але фактично бачачи це відбуваюся інша історія цілком!

Це прекрасне зображення Хаббла захопило зіткнення галактики в дії. Це не просто говорить нам, що наші прогнози хороші, але це дозволяє нам розпочати розробку деталей, тому що тепер ми можемо побачити, що насправді відбувається.

Існують феєрверки нової зоряної формації, що виникають, коли газові хмари стикаються і величезні спотворення відбуваються, коли спіральні рукави розпадаються. Ми маємо довгий шлях, перш ніж повністю зрозуміти, як формуються великі галактики, але такі зображення вказують шлях.

Роберто Сорія, Університет ІКРАР-Кертін

Це вид з високою роздільною здатністю колімітованого струменя, що працює від надмасивної чорної діри в ядрі галактики M87 (найбільша галактика в кластері Діви, 55 мільйонів світлових років від нас).

Реактивний струмінь стріляє з гарячої області плазми, що оточує чорну діру (зверху зліва), і ми бачимо, що вона тече по галактиці на відстані 6000 світлових років. Біле / пурпурне світло струменя в цьому приголомшливому зображенні виробляється потоком електронів, що спіралюють навколо ліній магнітного поля зі швидкістю приблизно 98% швидкості світла.

Розуміння енергетичного бюджету чорних дір є складною і захоплюючою проблемою в астрофізиці. Коли газ потрапляє в чорну діру, випускається величезна кількість енергії у вигляді видимого світла, рентгенівських променів, струменів електронів і позитронів, що рухаються майже зі швидкістю світла. З Хабблом ми можемо виміряти розмір чорної діри (в тисячу разів більше, ніж центральна чорна діра нашої галактики), енергію і швидкість її струменя, а також структуру магнітного поля, що його колімує.

Джейн Чарлтон, Університет штату Пенсільванія

Коли моя пропозиція космічного телескопа Хаббл була прийнята в 1998 році, це була одна з найбільших хвилювань мого життя. Уявити, що для мене телескоп захопить Квінтет Стефана, приголомшливу компактну групу галактик!

Протягом наступних мільярдів років галактики Квінтету Стефана продовжуватимуться у своєму величному танці, керуючись гравітаційним тяжінням один одного. Зрештою, вони зливаються, змінюють свої форми і в кінцевому підсумку стають єдиними.

З тих пір ми спостерігали кілька інших компактних груп галактик з Хабблом, але Квінтет Стефана завжди буде особливим, оскільки його газ вивільняється з його галактик і запалюється в драматичних сплесках міжгалактичної зіркоутворення. Яка гарна річ бути живим у той час, коли ми можемо побудувати Хаббла і підштовхнути наші уми, щоб побачити сенс цих сигналів з нашого Всесвіту. Дякуємо всім героям, які зробили і підтримували Хаббл.

Герінт Льюїс, Університет Сіднея

Коли Хаббл був запущений в 1990 році, я почав свою кандидатську дисертацію. вивчає гравітаційне лінзування, дію маси, що згинає шляхи світлових променів, коли вони подорожують по всесвіту.

Зображення масиву галактики Хаббла, Abell 2218, призводить до різкого фокусування цієї гравітаційної лінзи, виявляючи, як величезна кількість темної матерії, присутньої в скупченні - матерія, що зв'язує багато сотень галактик, збільшує світло з джерел у багато разів більше. віддалені.

Коли ви глибоко дивитеся на зображення, ці високо збільшені зображення виявляються як довгі тонкі смуги, спотворені погляди дитячих галактик, які зазвичай неможливо виявити.

Це дає вам паузу, щоб думати, що такі гравітаційні лінзи, що діють як природні телескопи, використовують гравітаційне тяжіння від невидимої матерії, щоб розкрити дивовижні деталі Всесвіту, які ми не можемо нормально бачити!

Рейчел Вебстер, Університет Мельбурна

Гравітаційне лінзування є надзвичайним проявом впливу маси на форму простору-часу в нашому Всесвіті. По суті, там, де є маса, простір викривлений, і таким чином об'єкти, що розглядаються на відстані, за межами цих масових структур, мають спотворені зображення.

Це трохи схоже на міраж; насправді цей термін використовують французи для цього ефекту. У перші дні космічного телескопа Хаббл з'явилося зображення лінзувальних ефектів масивного скупчення галактик: маленькі фонові галактики були розтягнуті і спотворені, але обняли скупчення, майже як пару рук.

Я був приголомшений. Це було даниною надзвичайної роздільної здатності телескопа, що функціонує набагато вище атмосфери Землі. Розглянуті з землі, ці незвичайні тонкі пучки галактичного світла були б розмазані і не помітні від фонового шуму.

Мій клас астрофізики третього року вивчав 100 найкращих знімків Хаббла, і їх найбільше вразили надзвичайні, але справжні кольори хмар газу. Однак, я не можу пройти повз зображення, що відображає вплив маси на саму тканину нашого Всесвіту.

Kim-Vy Tran, Техас A&M

З загальної теорії відносності Ейнштейн постулював, що матерія змінює простір-час і може згинати світло. Захоплюючим наслідком є ​​те, що дуже масивні об'єкти у Всесвіті збільшать світло від далеких галактик, по суті стають космічними телескопами.

За допомогою космічного телескопа Хаббл ми використали цю потужну здатність вдивлятися в часі для пошуку перших галактик.

Це зображення Хаббла показує вулик галактик, які мають достатню масу, щоб зігнути світло від дуже віддалених галактик у яскраві дуги. Моїм першим проектом в якості аспіранта було вивчення цих чудових об'єктів, і я все ще використовую Хаббла сьогодні, щоб дослідити природу галактик через космічний час.

Алан Дафі, Технологічний університет Свінбурн

Для людського ока нічне небо на цьому зображенні повністю порожнє. Крихітна область не товщі, ніж рисове зерно, що тримається на довжині озброєнь. Космічний телескоп "Хаббл" був спрямований на цю область протягом 12 повних днів, дозволяючи світлу потрапити на детектори і повільно, один за іншим, з'являлися галактики, доки все зображення не було заповнене 10000 галактиками, що простягалися по всьому Всесвіту.

Найбільш віддалені - крихітні червоні крапки, віддалені десятками мільярдів світлових років, що датуються лише кількома сотнями мільйонів років після Великого вибуху. Наукова цінність цього єдиного образу величезна. Він революціонізував наші теорії як того, як можуть формуватися ранні галактики, так і як швидко вони можуть рости. Історія нашого Всесвіту, а також багате різноманіття форм і розмірів галактик, містяться в одному зображенні.

Для мене те, що справді робить цю картину надзвичайною, полягає в тому, що вона дає змогу побачити масштаб нашого видимого всесвіту. Стільки галактик на такій маленькій площі означає, що по всьому нічному небу є 100 тисяч мільйонів галактик. Одна ціла галактика для кожної зірки нашого Чумацького Шляху!

Джеймс Буллок, Каліфорнійський університет, Ірвайн

Ось про що Хаббл. Єдиний, вражаючий погляд, може викрити так багато про наш Всесвіт: його далеке минуле, його поточне зібрання і навіть фундаментальні фізичні закони, які зв'язали все це разом.

Ми вдивляємося через серце рояльного скупчення галактик. Ті світні білі кульки - це гігантські галактики, які домінували в центрі кластера. Подивіться уважно, і ви побачите дифузні клаптики білого світла, які будуть зірвані з них! Кластер діє як гравітаційний блендер, збиваючи багато окремих галактик в єдину хмару зірок.

Але сам кластер є лише першою главою в космічній історії, яка відкривається тут. Дивіться ті слабкі сині кільця і ​​дуги? Це спотворені образи інших галактик, які сидять далеко на відстані.

Величезна тяжкість кластера змушує простір-час навколо нього деформуватися. Коли світло від далеких галактик проходить повз, вона змушена нахилятися до дивних форм, як би викривлене збільшувальне скло спотворює і освітлює наш вигляд слабкої свічки. Використовуючи наше розуміння загальної теорії відносності Ейнштейна, Хаббл використовує кластер як гравітаційний телескоп, що дозволяє нам бачити все далі і слабше, ніж будь-коли раніше. Ми дивимося далеко в часі, щоб побачити галактики, як вони були більш ніж 13 мільярдів років тому!

Як теоретик, я хочу зрозуміти повний життєвий цикл галактик - як вони народжуються (маленькі, сині, розриваються новими зірками), як вони ростуть, і врешті-решт, як вони помирають (великі, червоні, вицвітання зі світлом древніх) зірок). Хаббл дозволяє нам з'єднати ці стадії. Деяким з найдрібніших, найвіддаленіших галактик на цьому зображенні призначено стати галактиками-монстрами, подібними до тих, що світяться білим на передньому плані. Ми бачимо далеке минуле і сьогодення в єдиній славетній картині.

Ця стаття була спочатку опублікована на бесіді Таня Хілл з авторами Алана Даффі, Кріса Тінні, Фреда Ватсона, Герінта Льюїса, Говард Е Бонда, Джеймса Буллока, Джейн Чарлтон, Джона Кларка, Кіма Ви Тран, Лукаса Макрі, Майкла Дрінкуотера, Майкла JI Brown, Майк Eracleous, Філіп Каарет, Рейчел Вебстер, Роберто Сорія та Вільям Курт. Читайте оригінальну статтю тут.