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 (Fotó: NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA), A. Nota (ESA/STScI), a Westerlund 2 kutatócsapata)
A felvétel nagy felbontásbanÁthaladás a csillaghalmazon - videós megjelenítésA 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-űrteleszkóp (Fotó: NASA)
Colleen 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 szemrevételezéseLymane 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.
Az eddigi legjobb kép a Plútó felszínéről a Hubble 2002-2003-as Plútó-fotói alapján (Fotó: NASA, ESA, and M. Buie (Southwest Research Institute))
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 meghatározásaA 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 tartományAz 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. (Fotó: NASA, ESA, the Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration and A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University))
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 csillagokAmikor 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 túlraManapság, 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.
A Hubble hamisszínes, kompozit felvétele a Fomalhaut b bolygó mozgásáról. (Fotó: NASA, ESA, P. Kalas )
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 misszióA 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 trónfosztásA 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.
Hubble Ultra Deep Field (Fotó: NASA, ESA, H.Teplitz and M.Rafelski (IPAC/Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst(ASU), Z. Levay (STScI) )
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 (Fotó: MTI)
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.