Hubble Space Telescope: Astronomer Del 17 af de bedste rumbilleder

I dette særlige træk har vi inviteret top-astronomer til at håndpikke Hubble Space Telescope-billedet, der har den mest videnskabelige relevans for dem. De billeder, de har valgt, er ikke altid de farverige herlighedskilder, der fylder de utallige "bedste" gallerier rundt om internettet, men deres virkninger kommer i den videnskabelige indsigt, de afslører.

Tanya Hill, Museum Victoria

Min all-time foretrukne astronomiske objekt er Orion Nebula - en smuk og nærliggende sky af gas, der aktivt danner stjerner. Jeg var en gymnasiestudent, da jeg først så neblen gennem et lille teleskop, og det gav mig en følelse af præstation for manuelt at pege på teleskopet i den rigtige retning og efter en rimelig smule jagt for endelig at spore det ned i himlen (der var ingen automatisk "go-to" -knap på det teleskop).

Selvfølgelig var det, jeg så på den lange tid siden, en forbløffende delikat og spidsig sky gas i sort og hvid. En af de vidunderlige ting, som Hubble gør, er at afsløre universets farver. Og dette billede af Orion-nebulaen er vores bedste chance for at forestille os, hvordan det ville se ud, om vi muligvis kunne gå der og se det tæt på.

Så mange af Hubbels billeder er blevet ikoniske, og for mig er glæden at se sine smukke billeder bringe videnskab og kunst sammen på en måde, der engagerer offentligheden. Indgangen til mit kontor har en enorm kopi af dette billede tapet på en væg 4m bred og 2,5m høj. Jeg kan fortælle dig, det er en dejlig måde at starte hver arbejdsdag på.

Michael Brown, Monash University

Virkningen af ​​Comet Shoemaker Levy 9's fragmenter med Jupiter i juli 1994 var første gang astronomerne havde advarsel om en planetskollision. Mange af verdens teleskoper, herunder den nyligt reparerede Hubble, viste deres blik på den gigantiske planet.

Kometenkrasningen var også min første professionelle oplevelse af observations-astronomi. Fra en frodig kuppel på Mount Stromlo håbede vi at se Jupiters måner reflektere lys fra kometfragmenter, der styrter ind i den fjerne side af Jupiter. Desværre så vi ingen blink af lys fra Jupiters måner.

Hubble fik imidlertid en fantastisk og uventet visning. Virkningerne på Jupiters udside producerede plumer, der steg så langt over Jupiters skyer, at de kort kom til syne fra Jorden.

Da Jupiter roterede på sin akse, kom der enorme mørke ar op. Hvert ar var resultatet af virkningen af ​​et kometfragment, og nogle af arene var større i diameter end vores måne. For astronomer rundt om i verden var det et kæbefaldende syn.

William Kurth, University of Iowa

Dette par billeder viser et spektakulært ultraviolet aurora lysshow, der forekommer nær Saturns nordpol i 2013. De to billeder blev taget kun 18 timer fra hinanden, men viser ændringer i lysstyrken og formen af ​​aurorerne. Vi har brugt disse billeder for bedre at forstå, hvor meget en effekt solenergi har på aurorerne.

Vi brugte Hubble fotografier som disse erhvervet af mine astronomer kolleger til at overvåge aurorerne, mens du bruger Cassini rumfartøjet, i kredsløb omkring Saturn, til at observere radioemissioner forbundet med lysene. Vi var i stand til at bestemme, at lysstyrken af ​​aurorerne er korreleret med højere radiointensiteter.

Derfor kan jeg bruge Cassinis kontinuerlige radioobservationer til at fortælle mig, om aurorerne er aktive, selv om vi ikke altid har billeder til at se på. Dette var en stor indsats, herunder mange Cassini-efterforskere og jordbaserede astronomer.

John Clarke, Boston University

Dette langt ultraviolette billede af Jupiters nordlige aurora viser den stabile forbedring af Hubbles videnskabelige instrumenter. Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) billeder viste for første gang hele spektret af auroral emissioner, som vi lige begyndte at forstå.

Det tidligere Wide Field Planetary Camera 2 (WFPC2) kamera havde vist, at Jupiter's auroral emissioner roterede med planeten, snarere end at blive rettet med retningen mod solen, således opførte Jupiter ikke som Jorden.

Vi vidste, at der var aurora fra mega-ampere strømme, der strømmer fra Io langs magnetfeltet ned til Jupiter, men vi var ikke sikre på, at dette ville ske med de andre satellitter. Selvom der var mange ultraviolette billeder af Jupiter taget med STIS, kan jeg lide denne, fordi det tydeligt viser auroralemissionerne fra Jupiters månes Ion, Europa og Ganymedes magnetiske fodspor, og Ios emission viser tydeligt højden af ​​auroralgardinet. For mig ser det tredimensionelt ud.

Fred Watson, australsk astronomisk observatorium

Se et godt kig på disse billeder af dværgplaneten, Pluto, som viser detaljer i den yderste grænse for Hubbles kapacitet. Et par dage fra nu bliver de gamle hat, og ingen vil genere se på dem igen.

Hvorfor? Fordi i begyndelsen af ​​maj, vil New Horizons rumfartøjer være tæt nok til Pluto for sine kameraer for at afsløre bedre detaljer, da håndværket nærmer sig sin 14. juli rendezvous.

Alligevel har denne sekvens af billeder - fra begyndelsen af ​​2000'erne - givet planetariske videnskabsmænd deres bedste indsigt til dato, de varierede farver afslører subtile variationer i Plutos overfladekemi. Denne gullige region fremtrædende i centerbilledet har for eksempel et overskud af frosset carbonmonoxid. Hvorfor det burde være, er ukendt.

Hubble-billederne er endnu mere bemærkelsesværdige, idet Pluto kun er 2/3 diameteren af ​​vores egen måne, men næsten 13.000 gange længere væk.

Chris Tinney, University of New South Wales

Jeg trak engang min kone ind på mit kontor for stolt at vise hende resultaterne af nogle billeddannelsesobservationer i det anglo-australske teleskop med en (da) ny og daværende state-of-the-art 8,192 x 8,192 pixel billeddannelse. Billederne var så store, de skulle udskrives på flere A4-sider og derefter fast sammen for at skabe et stort sort-hvidt kort af en gruppe af galakser, der dækkede en hel mur.

Jeg blev knust, da hun tog et kig og sagde: "Ligner skimmel."

Det, der bare går for at vise den bedste videnskab, er ikke altid den smukkeste.

Mit valg af det største billede fra HST er et andet sort-hvidbillede fra 2012, der også "ligner skimmel". Men begravet i billedets hjerte er en tilsyneladende unremarkable svag prik. Men det repræsenterer den bekræftede påvisning af det koldeste eksempel på en brun dværg, der opdages. Et objekt lurer mindre end 10 parsek (32,6 lysår) væk fra solen med en temperatur på ca. 350 Kelvin (77 grader Celsius) - koldere end en kop te!

Og til denne dag er det stadig et af de koldeste kompakte objekter, vi har registreret uden for vores solsystem.

Lucas Macri, Texas A & M University

I 2004 var jeg en del af et team, der brugte de nyligt installerede Advanced Camera for Surveys (ACS) på Hubble til at observere en lille region på disken i en nærliggende spiralgalakse (Messier 106) i 12 separate lejligheder inden for 45 dage. Disse observationer tillod os at opdage over 200 Cepheid-variabler, som er meget nyttige til måling af afstande til galakser og i sidste ende bestemmer universets ekspansionshastighed (passende kaldt Hubble-konstanten).

Denne metode kræver en korrekt kalibrering af Cepheid-lysstyrker, som kan gøres i Messier 106 takket være et meget præcist og præcist estimat af afstanden til denne galakse (24,8 millioner lysår, give eller tage 3%) opnået via radioobservationer af vand skyer kredser den massive sorte hul i centrum (ikke inkluderet i billedet).

Et par år senere var jeg involveret i et andet projekt, der brugte disse observationer som det første skridt i en robust kosmisk afstandsstige og fastslog værdien af ​​Hubble-konstanten med en total usikkerhed på 3%.

Howard Bond, Pennsylvania State University

En af de billeder, der spændte mig mest - selvom det aldrig blev kendt - var vores første af lyse ekkoet omkring den mærkelige eksplosive stjerne V838 Monocerotis. Dets udbrud blev opdaget i januar 2002, og dens lyse ekko blev opdaget omkring en måned senere, både fra små jordbaserede teleskoper.

Selvom lys fra eksplosionen rejser lige til jorden, går det også ud til siden, afspejler det nærliggende støv og kommer til jorden senere og producerer "ekkoet".

Astronauterne havde betjent Hubble i marts 2002 og installerede den nye Advanced Camera for Surveys (ACS). I april var vi en af ​​de første til at bruge ACS til videnskabsobservationer.

Jeg har altid ønsket at tro, at NASA på en eller anden måde vidste, at lyset fra V838 var på vej til os fra 20.000 lysår væk, og fik ACS installeret lige i tide! Billedet, selv i kun en farve, var fantastisk. Vi har opnået mange flere Hubble-observationer af ekkoet i løbet af det følgende årti, og de er nogle af de mest spektakulære af alle, og meget berømte, men jeg kan stadig huske at være forfærdet, da jeg så denne første.

Philip Kaaret, University of Iowa

Galakser danner stjerner. Nogle af disse stjerner slutter deres "normale" liv ved at kollapse i sorte huller, men så begynde nye liv som kraftige røntgenemittere drevet af gas suget af en ledsager stjerne.

Jeg opnåede dette Hubble-billede (i rødt) af Medusa-galaksen for bedre at forstå forholdet mellem sorthullet røntgenbinarier og stjernedannelse. Medusa's slående udseende opstår, fordi det er en kollision mellem to galakser - "håret" er rester af en galakse, der er revet af hinanden ved tyngdekraften af ​​den anden. Den blå i billedet viser røntgenbilleder, der afbildes med Chandra X-ray Observatory. De blå prikker er sort hulbinarier.

Tidligere arbejde havde antydet, at antallet af røntgenbinarier simpelthen er proportional med den hastighed, hvormed værtsgalaksen danner stjerner. Disse billeder af Medusa tillod os at vise, at det samme forhold holder, selv midt i galaktiske kollisioner.

Mike Eracleous, Pennsylvania State University

Nogle af Hubble Space Telescope-billederne, der appellerer til mig, viser en stor del interaktive og fusionerende galakser, såsom antenneen (NGC 4038 og NGC 4039), musene (NGC 4676), Cartwheel-galaksen (ESO 350-40) og mange andre uden kælenavne.

Disse er spektakulære eksempler på voldelige begivenheder, der er almindelige i udviklingen af ​​galakser. Billederne giver os udsøgte detaljer om, hvad der foregår under disse interaktioner: galaksernes forvrængning, kanalisering af gas mod deres centre og dannelse af stjerner.

Jeg finder disse billeder meget nyttige, når jeg forklarer offentligheden sammenhængen med min egen forskning, gasforøgelsen ved de supermassive sorte huller i centrene for sådanne galakser. Særligt pænt og nyttigt er en video sammensat af Frank Summers på Space Telescope Science Institute (STScI), der illustrerer det, vi lærer ved at sammenligne sådanne billeder med modeller af galaksekollisioner.

Michael Drinkwater, University of Queensland

Vores bedste computersimuleringer fortæller os, at galakser vokser ved at kollidere og slå sammen med hinanden. På samme måde fortæller vores teorier, at når to spiralgalakser kolliderer, skal de danne en stor elliptisk galakse. Men faktisk at se det ske er en anden historie helt!

Dette smukke Hubble-billede har fået en galakse-kollision i aktion. Dette fortæller os ikke kun, at vores forudsigelser er gode, men det lader os begynde at udarbejde detaljerne, fordi vi nu kan se, hvad der rent faktisk sker.

Der er fyrværkeri af ny stjernedannelse udløst som gasskyerne kolliderer og store forvrængninger foregår som spiralarmene bryder op. Vi har en lang vej at gå, før vi helt forstår, hvor store galakser der dannes, men billeder som dette peger på vejen.

Roberto Soria, ICRAR-Curtin University

Dette er den højeste opløsning af en kollimeret jet drevet af et supermassivt sort hul i kernen i Galaxy M87 (den største galakse i Virgo Cluster, 55 millioner lysår fra os).

Strålen skyder ud af det varme plasmaområde omkring det sorte hul (øverst til venstre), og vi kan se det strømme ned over galaksen over en afstand på 6.000 lysår. Det hvide / lilla lys af strålen i dette fantastiske billede er produceret af strømmen af ​​elektroner, der spiraler rundt magnetfeltlinjer med en hastighed på ca. 98% af lysets hastighed.

Forståelse af energibudget for sorte huller er et udfordrende og fascinerende problem inden for astrofysik. Når gas falder ind i et sort hul, frigives der en stor mængde energi i form af synligt lys, røntgenstråler og elektroniske stråler og positroner, der rejser næsten ved lysets hastighed. Med Hubble kan vi måle størrelsen af ​​det sorte hul (tusind gange større end det centrale sort hul i vores galakse), dens energi og hastighed, og strukturen af ​​magnetfeltet, der kollimerer det.

Jane Charlton, Pennsylvania State University

Da mit Hubble Space Telescope-forslag blev godkendt i 1998, var det et af mit livs største spænding. For at forestille mig, at teleskopet ville opfange Stephans Quintet, en fantastisk kompakt gruppe af galakser!

I løbet af de næste milliard år vil Stephans quintetgalakser fortsætte i deres majestætiske dans, styret af hinandens gravitationsattraktion. Til sidst vil de slå sammen, ændre deres former og i sidste ende blive en.

Vi har siden observeret flere andre kompakte grupper af galakser med Hubble, men Stephans Quintet vil altid være speciel, fordi dens gas er blevet frigivet fra dets galakser og lyser op i dramatiske udbrud af intergalaktisk stjernedannelse. Hvad en god ting at være i live på et tidspunkt, hvor vi kan bygge Hubble og skubbe vores sind for at se på betydningen af ​​disse signaler fra vores univers. Tak til alle helte, der lavede og vedligeholdt Hubble.

Geraint Lewis, University of Sydney

Da Hubble blev lanceret i 1990, begyndte jeg min Ph.D. Undersøgelser af gravitationslinser, massens handling, der bøjer lysstrålens stier, når de rejser over universet.

Hubble's image af den massive galakse-klynge, Abell 2218, bringer denne gravitationslinsering til skarpt fokus og afslører, hvordan den massive mængde mørk materie, der er til stede i klyngematerialet, der binder de mange hundrede galakser sammen - forstørrer lyset fra kilder mange gange mere fjern.

Når du stirrer dybt ind i billedet, er disse stærkt forstørrede billeder tydelige som lange tynde striber, de forvrængede syn på babygalakser, som normalt ville være umulige at opdage.

Det giver dig en pause at tro, at sådanne gravitationslinser, der fungerer som naturlige teleskoper, bruger gravitationstræk fra usynligt materiale til at afsløre fantastiske detaljer i universet, som vi normalt ikke kan se!

Rachel Webster, University of Melbourne

Gravitationslinser er en ekstraordinær manifestation af effekten af ​​masse på rumtidsformen i vores univers. I det væsentlige, hvor der er masse, er rummet buet, og så objekter, der ses på afstand, ud over disse massestrukturer, har deres billeder forvrænget.

Det er lidt som et mirage; ja det er udtrykket den franske brug for denne effekt. I de tidlige dage af Hubble-rumteleskopet optrådte et billede af linseffekterne af en massiv klynge af galakser: de små baggrundsgalakser blev strakt og forvrænget, men omfavnede klyngen næsten som et par hænder.

Jeg blev bedøvet. Dette var en hyldest til den ekstraordinære opløsning af teleskopet, der opererer langt over jordens atmosfære. Set fra jorden, ville disse ekstraordinære tynde wisps af galaktisk lys være blevet udsmeltet og ikke skelnes fra baggrundsstøj.

Min tredje års astrofysik klasse udforskede de 100 Top Shots af Hubble, og de var mest imponerede over de ekstraordinære, men sande farver i gasskyderne. Jeg kan dog ikke gå forbi et billede, der viser effekten af ​​masse på selve universets stof.

Kim-Vy Tran, Texas A & M

Einstein postulerede med generel relativitet, at sagen ændrer rumtiden og kan bøje lys. En fascinerende konsekvens er, at meget massive genstande i universet vil forstørre lys fra fjerne galakser, som i det væsentlige bliver kosmiske teleskoper.

Med Hubble Space Telescope har vi nu udnyttet denne kraftfulde evne til at gå tilbage i tid for at søge efter de første galakser.

Dette Hubble-billede viser et hul af galakser, der har nok masse til at bøje lys fra meget fjerne galakser i lyse buer. Mit første projekt som kandidatstuderende skulle studere disse bemærkelsesværdige objekter, og jeg bruger stadig Hubble i dag til at udforske galaksernes natur på tværs af kosmisk tid.

Alan Duffy, Swinburne University of Technology

Til det menneskelige øje er nathimlen i dette billede helt tom. En lille region, der ikke er tykkere end et riskorn, der holdes i armlængden. Hubble-rumteleskopet blev peget på denne region i 12 hele dage, så lyset ramte detektorerne og langsomt, en efter en, viste galakserne, indtil hele billedet var fyldt med 10.000 galakser, der strækker sig hele vejen over universet.

De fjerneste er små røde prikker med titusindvis af lysår væk, der går tilbage til en tid blot et par hundrede millioner år efter Big Bang. Den videnskabelige værdi af dette enkeltbillede er enormt. Det revolutionerede vores teorier, både hvor tidlige galakser kunne danne, og hvor hurtigt de kunne vokse. Historien om vores univers, såvel som det rige udvalg af galakseformer og størrelser, findes i et enkelt billede.

For mig, hvad der virkelig gør dette billede ekstraordinært er, at det giver et indblik i omfanget af vores synlige univers. Så mange galakser i så lille et område indebærer, at der er 100 tusinde millioner galakser over hele nathimlen. En hel galakse for hver stjerne i vores Milky Way!

James Bullock, University of California, Irvine

Det handler Hubble om. En enkelt, ærefrygtindgydende opfattelse kan opmaskere så meget om vores univers: dets fjerne fortid, dens fortsatte forsamling og endog de grundlæggende fysiske love, der knytter det sammen.

Vi kigger igennem hjertet af en sværmende galaksekluster. Disse glødende hvide bolde er kæmpe galakser, der dominerede klyngesenteret. Se nøje, og du vil se diffuse ridser af hvidt lys blive revet af dem! Klyngen virker som en gravitationsblender, der kurerer mange individuelle galakser ind i en enkelt stjernersky.

Men selve klyngen er det første kapitel i den kosmiske historie, der bliver afsløret her. Se de svage blå ringe og buer? Det er de forvrængede billeder af andre galakser, der ligger langt i afstanden.

Den enorme tyngdekraft i klyngen forårsager rumtiden omkring det at kæde. Som lys fra fjerne galakser passerer forbi, er det tvunget til at bøje sig i underlige former, som et forkalket forstørrelsesglas ville fordreje og lysere vores syn på et svagt lys. Ved hjælp af vores forståelse af Einsteins generelle relativitet bruger Hubble klyngen som et tyngdekraftteleskop, så vi kan se længere og svagere end nogensinde før muligt. Vi ser langt tilbage i tiden for at se galakser som de var mere end 13 milliarder år siden!

Som teoretiker vil jeg forstå galaksernes fulde livscyklus - hvordan de bliver født (små, blå, sprængende med nye stjerner), hvordan de vokser og til sidst hvordan de dør (stort, rødt, fader med det gamle stjerner). Hubble giver os mulighed for at forbinde disse faser. Nogle af de svageste, fjerneste galakser i dette billede er bestemt til at blive monstergalakser som dem, der glødende hvide i forgrunden. Vi ser den fjerne fortid og nutiden i et enkelt strålende billede.

Denne artikel blev oprindeligt udgivet på The Conversation af Tanya Hill med bidragende forfattere 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 og William Kurth. Læs den oprindelige artikel her.