Ihmisen silmille yötaivas on tähtien konfetti. Tehokkaat kaukoputket näyttävät meille kaukana olevat planeetat ja kaukana olevat galaksit, joita ärsyttävä verkkokalvo ei näe. Mutta edes Hubble-avaruusteleskooppi ei pysty paljastamaan kaikkea mitä siellä on. Monet esineet, kuten esimerkiksi ruskeiksi kääpiöiksi tunnetut sipulitut tähdet, ovat liian viileitä tuottamaan näkyvää valoa, joka edustaa vain pientä suolaa sähkömagneettisesta spektristä. Ne lähettävät kuitenkin energiaa näkymättömässä muodossa: pidemmät aallonpituudet, joita kutsutaan infrapunasäteilyksi. Uskomattoman kuumat esineet, kuten massiiviset räjähtävät tähdet, joita kutsutaan supernovoiksi, lähettävät suuren osan energiastaan lyhyemmillä aallonpituuksilla, jotka ovat myös näkymättömiä: gammasäteet ja röntgensäteet.
Asiaan liittyvä sisältö
- Kaukonäköinen
- Hubblen viimeinen hurraa
Onneksi muut kaukoputket siirtävät nämä silmälasit kuviin, jotka voimme ymmärtää. 1990-luvulla ja 2000-luvun alussa NASA toi markkinoille avaruuspohjaiset kaukoputket, jotka tunnetaan nimellä Suuri observatorio. Ensimmäinen ja tunnetuin Hubble on erikoistunut näkyvään valoon. Vähemmän tunnetut, mutta yhtä tärkeät instrumentit keskittyvät eri aallonpituuksiin.
"Tarkoituksena oli, että jokaisessa sähkömagneettisen spektrin osassa olisi suuri kaukoputki", kertoo Harvard-Smithsonianin astrofysiikan keskuksen astrofysiikkatekijä Giovanni Fazio. ”Kun katselet maailmankaikkeutta eri aallonpituuksilla, saat täysin erilaisen kuvan. Ne ovat kaikki palapelin kappaleita. ”
Hubblen vuoden 1990 laukaisua seurasi gammasäteitä tarkkaileva Compton (1991), röntgenkuvat tutkittava Chandra (1999) ja infrapunakaukoputke Spitzer (2003). Compton putosi maan päälle vuonna 2000, hajoten ilmakehään ja roiskuen suunnitelmien mukaisesti Tyynellemerelle. (Toinen avaruusteleskooppi, Fermi, korvasi sen vuonna 2008.) Mutta Spitzer ja Chandra ovat edelleen ylöspäin - tietä ylöspäin - ja juoksevat, avaavat maailmankaikkeuden salaisuudet ja ylittävät niiden luomiseen auttaneiden ihmisten toiveet.
Teleskooppien kuvat silmäilevistä vastasyntyneistä tähdistä ja ahmaista mustista reikistä koostuvat vääristä väreistä, jotka tutkijat osoittavat teleskooppien havaitsemille eri aallonpituuksille. Tietojen täyttymisen lisäksi nämä kuvat ovat yksinkertaisesti ihania nähdä. Flamingo-vaaleanpunaisella, indigolla ja sahramella pulssimalla, jotkut ovat melkein psykedeelisiä - kukkagalaksi näyttää hengittävän tulta, kun taas toiset muistuttavat herkkiä luonnollisia muotoja: hämähäkkiverkkoja, ikkunapaneelin pakkasia, savukiviä. Harvoilla on melkein spektrilaatu, etenkin ”Jumalan käsi”, Chandran muotokuva nuoresta pulsarista, jossa haamukas siniset sormet näyttävät hyväilevän taivaita.
Useimmat satelliittieskoopit, mukaan lukien Hubble, kiertävät maata, mutta Spitzer pyörii Auringon ympäri, jäljelleen maan takana kiertoradallaan. Siten Spitzer ei vain välttää maan ilmakehää, mikä hämärtää teleskoopin näkymää, vaan myös välttää lämpöä Maasta ja Kuulta. Nestemäisen heliumin saanti jäähdytti instrumentin aluksi melkein absoluuttiseen nollaan - tai miinus 459 astetta Fahrenheit, matalimpaan mahdolliseen lämpötilaan -, jotta kaukoputken oma säteily ei häiritsisi lukemiaan.
Spitzer tarkastelee maailmankaikkeuden viileämpiä osia. Infrapuna liittyy lämpötilaan miinus 450 - 6000 astetta, ja vaikka 6000 astetta ei ehkä kuulosta kylmältä, tähtitieteilijät ovat tottuneet tallentamaan kappaleita miljoonissa asteissa.
Teleskooppi on havainnut Jupiterin kaltaisten eksoplaneettojen säteilyn tiiviillä kiertoradalla muiden tähtijen ympärillä, ja se on löytänyt ruskeita kääpiöitä, jotka - jos ne isännöivät omia mini aurinkojärjestelmiään, kuten jotkut tutkijat epäilevät - voisivat olla ihanteellisia pysähdyspaikkoja elämälle. Spitzer voi myös kurkistaa kaukaisten galaksien spiraalivarren tukehtuvan pölyn läpi nähdäkseen missä tähdet syntyvät. Nämä havainnot voivat antaa käsityksen siitä, kuinka oma aurinkokunta muodostui.
Teleskoopin hämmästyttävämpi voima voi olla kyky katsella maailmankaikkeutta lapsenkengissä. Syvälle avaruuteen katsominen on sama kuin ajalle taaksepäin katsominen, selittää Fazio, joka suunnitteli osan Spitzeristä. Kun 13, 7 miljardia vuotta vanha maailmankaikkeus laajenee, näkyvä valo venyy infrapuna-aallonpituuksiksi, mikä tunnetaan nimellä punasiirtymä. Infrapunavaloon keskittyen Spitzer-tutkijat toivoivat aluksi voivansa nähdä maailmankaikkeuden ollessaan vain kaksi miljardia vuotta vanha - mutta he ovat menneet paljon kauemmas taaksepäin kuin se. "Nyt olemme pystyneet katsomaan takaisin 700 miljoonan vuoden vanhaan", Fazio sanoi tai noin 13 miljardia vuotta sitten. Spitzerin havainnot viittaavat siihen, että galaksien oli jo alkanut muodostua, kun maailmankaikkeus oli vain 400–500 miljoonaa vuotta vanha, paljon aikaisemmin kuin aiemmin oli teoriassa.
Chandra, röntgen-kaukoputki, seuraa elliptistä kiertorataa maan ympärillä, lentäen 200 kertaa korkeammalle kuin Hubble. Chandra on erikoistunut väkivaltaisiin ilmiöihin, kuten nuorten tähtiä ampuviin soihdutuksiin ja supernovien räjähdyksiin. "Me haluamme tietää, mitä tapahtui tähden sisällä juuri ennen sen räjähtämistä, mitkä ovat itse räjähdyksen yksityiskohdat ja mitä tapahtuu räjähdyksen jälkeen", kertoo Smithsonianin astrofysiikan observatorion Chandra X- johtaja Harvey Tananbaum. sädekeskus.
Chandra koettaa myös esineitä, joilla on äärimmäiset painovoima- tai magneettikentät, kuten neutronitähdet ja mustat aukot. Jotkut tutkijat odottavat, että Chandra on ratkaisevan tärkeä tutkittaessa vähän ymmärrettyä pimeää ainetta ja pimeää energiaa, salaperäisiä voimia, jotka muodostavat suurimman osan maailmankaikkeuden materiaalista. Mutta kaukoputki on paljastanut myös uusia asioita tutummista nähtävyyksistä: Saturnuksen renkaat, osoittautuu, kimaltelevat röntgenkuvien avulla.
Joskus tähtitieteilijät tuottavat kuvia käyttämällä kaikkien kolmen kaukoputken tietoja. Vuonna 2009 trio tuotti upean yhdistelmäkuvan Linnunradan ytimestä. Hubble näytti lukemattomia tähtiä, Spitzer sieppasi säteileviä pölypilviä ja Chandra seurasi röntgensäteilyä mustan aukon lähellä olevasta materiaalista.
Teleskoopit eivät kestä ikuisesti. Spitzerin jäähdytysneste loppuu viime vuonna, vaikka jotkin osat ovat edelleen riittävän kylmiä toimimaan, ja kaukoputki on alkanut ajautua pois maasta. "On surullinen nähdä sen menevän", Fazio sanoo. ”Se on ollut merkittävä osa elämääni viimeisten 25 vuoden aikana. Mutta etsimme edelleen tietoja ja löydämme uusia juttuja. ”Vuonna 2015 Webbin, uuden infrapunakaukoputken, joka pystyy keräämään yli 58 kertaa enemmän valoa kuin Spitzer, on tarkoitus poimia sieltä, missä Spitzer jättää.
Chandra toimii edelleen hyvin, ja tutkijat odottavat instrumentin sotilaalle ainakin vielä yhden vuosikymmenen ajan. Loppujen lopuksi, ehkä vuosisadan kuluttua, kulunut kaukoputki liukuu todennäköisesti liian lähelle maata ja palaa ilmakehään. Mutta meillä on paljon enemmän valaisevia kuvia, joita odotan innolla ennen sitä.
Abigail Tucker on Smithsonianin kirjoittaja.
Chandran röntgen observatorio osoitti kaasun lämmittämisen räjähdyksillä ja mustalla aukolla. (NASA / CXC / UMass / D. Wand ym.) 
Linnunradan galaksin keskipiste on vieläkin henkeäsalpaavampi, kun se katsotaan komposiitiksi, joka koostuu tiedoista kolmesta avaruuspohjaisesta instrumentista, jotka ovat herkkiä eri aallonpituuksille. (NASA / CXC / UMass / D. Wand ym.) 
Spitzerin avaruusteleskooppi keräsi infrapunavaloa ja havaitsi pölypilviä. (NASA / JPL-Caltech / SSC / S. Stolovy) 
Läheiseen infrapunaan viritetty Hubble-avaruusteleskooppi paljasti tähtiä muodostuvien aktiivisten alueiden. (NASA / ESA / STScl / D. Wang ym.) 
Chandran avaruusteleskooppi on melkein 12 vuoden ajan tarkkaillut korkeaenergisten esineiden röntgenkuvia. "Jumalan käden" -sumu, 150 valovuotta pitkä, muodostuu pulsaarista tai nopeasti pyörivästä neutronitähdistä erotetulla kuumalla kaasulla. (NASA / CXC / SAO / P. Slane, et ai.) 
Kierregalaksissa NGC 4258 on kaksi aavemaista sinistä vartta, jotka sisältävät väkivaltaisilla iskumaaltoilla lämmitettyjä kaasuja, mustasta reikästä poistuneiden hiukkasten tuote. (NASA / CXC / Marylandin yliopisto / AS Wilson ym.) 
Chandra osaa kaaoksen kaappaamisessa. Cassiopeian tähdistössä nimeltään Cas A nimetty tähtitiede on roskien räjähdys, joka laajenee miljoonissa maileissa tunnissa; se erotettiin supernoovasta, joka tuli näkyviin maan päällä vain noin 300 vuotta sitten. (NASA / CXC / MIT / UMass Amherst MD Stage et al.) 
Nebula M17, yllä olevan kuvan kirkkain osa, dokumentoitiin tähtitieteilijä Charles Messierin vuonna 1764. Spitzer-kaukoputki, joka keskittyy lämmitetyn pölyn aiheuttamaan infrapunasäteeseen, pystyy näkemään sumun liittyviä rakenteita. (NASA / JPL-Caltech / M. Povich (Pennin osavaltion yliopisto)) 
Vasemmalla näkyvän kuvan perusteella tähtitieteilijät ajattelevat, että tähti BP Psc pystyi kannibalisoimaan toisen tähden tai planeetan, kun se loputti polttoainetta, pidentäen punaista jättiläinen vaihettaan (kuten näkyy oikealla olevassa kuvassa). (NASA / CXC / RIT / J. Kastner et ai., Optinen (UCO / Lick / STScl / M. Perrin ym.); Kuva: NASA / CXC / M. Weiss) 
Räjähdys tuotti Rapujen udoksen, upean rakenteen, jota tutkijat yrittävät yhä ymmärtää Chandran ja Spitzerin kaukoputkien avulla. (NASA / CXC / SAO / F.Seward; optinen: NASA / ESA / ASU / J.Hester & A.Loll; infrapuna: NASA / JPL-Caltech / Univ. Minn. / R.Gehrz) 
RCW 49 -alue on yli 2200 tähteä, ja se on tumma ja pölyinen alue. Tämä kuva otettiin kahdella eri aallonpituudella kuumennettujen hehkuvien kaasujen korostamiseksi. (NASA / JPL-Caltech / E. Churchwell (Wisconsinin yliopisto - Madison)) 
Infrapunata taivasta vasten Spitzer-kaukoputki voi käydä läpi etäisten galaksien spiraalivarren läpi nähdäkseen missä tähdet syntyvät. (NASA / JPL-Caltech) 
Chandran röntgenkuvat osoittavat, että galaksin M87 ympäröivä klusteri on täynnä kuumaa kaasua. (NASA / CXC / KIPAC / N. Werner, E. Million et ai.) 
Noin 11 000 valovuoden päässä Jousimiehen tähdistössä sijaitseva ”käärme” (vasen yläosa) on itse asiassa paksu pilvi, joka on riittävän suuri nielemään kymmeniä aurinkojärjestelmiä. (NASA / JPL-Caltech / S. Carey (SSC / Caltech)) 
Tämä Spitzer-kaukoputken ottama kuva valloitti tämän alueen nimeltä W5 (6500 valovuoden päässä), jossa kaikki tähtiluomisen vaiheet ovat nähtävissä. (NASA / JPL-Caltech / L. Allen ja X. Koenig (Harvard-Smithsonian CfA)) 
Orionin nebula on toinen tähtiluomisen hotspot; trapetsiklusteri, kirkkaat täplät oikealla keskellä, ovat alueen kuumin tähti. (NASA / JPL-Caltech / J. Stauffer (SSC / Caltech))
