Космический телескоп Хаббл: фотографии, факты и история

Здравствуйте, уважаемые друзья!

В этой статье мы с вами поговорим о космическом телескопе Хаббл.

С момента своего запуска в 1990 году космический телескоп Хаббла (HST) предоставил великолепную подборку изображений, которые вызвали благоговейный трепет и воодушевили публику.

Но Хаббл — это гораздо больше, чем просто красивые картинки.

Миссия собрала десятки терабайт данных за десятилетия, предоставив ключевое представление о Вселенной, от объектов, близких к Луне, до самых удаленных галактик, с наблюдениями сверхновых и туманностей между ними.

Здесь мы исследуем историю телескопа и его многочисленных открытий, предоставим интересные факты о Хаббле и дадим ссылки на некоторые из лучших изображений орбитальной обсерватории.

Отрыв Хаббла от Земли

Когда Галилео Галилей впервые направил подзорную трубу на небо в 1610 году, ему было трудно разглядеть кольца Сатурна, которые сегодня видны в недорогие телескопы.

Достижения в области оптики в конечном итоге улучшили представление ученых о планетах, звездах и далеких галактиках, но атмосфера Земли по-прежнему блокировала или искажала большую часть света для наблюдателей на земле.

Телескопы большего размера размещались и до сих пор размещаются на вершинах гор, где более разреженная атмосфера на больших высотах позволяет получать более четкие изображения.

В 1946 году, вскоре после Второй мировой войны, астроном Лайман Спитцер (Lyman Spitzer) предложил запустить космический телескоп, который мог бы преодолеть ограничения наземных обсерваторий.

Потребовалось еще пару десятилетий, прежде чем эта идея получила достаточную поддержку Национальной академии наук США, чтобы организовать комитет ученых для оценки потенциала «Большого космического телескопа».

Согласно истории Хаббла, написанной Габриэлем Олкоски (Gabriel Olkoski) для НАСА, во главе со Спитцером в 1969 году комитет опубликовал документ, в котором описывалось научное использование Большого космического телескопа и выступал за его строительство.

Национальная академия наук обратилась с предложением к НАСА — единственному агентству, способному воплотить в жизнь Большой космический телескоп.

НАСА уже рассматривало космический телескоп определенного типа, но агентство не решило, какого размера его сделать и с чего начать.

В 1971 году Джордж Лоу (George Low), в то время исполнявший обязанности администратора агентства, дал зеленый свет Научной руководящей группе Большого космического телескопа, и вскоре НАСА начало лоббировать в Конгрессе финансирование этого проекта.

Дорогостоящий проект было трудно продать, и в 1975 году Подкомитет по ассигнованиям Палаты представителей первоначально отказал в финансировании.

Затем НАСА активизировало свои усилия по лоббированию и получило поддержку от Европейского космического агентства, которое разделило расходы.

В конце концов Конгресс предоставил финансирование части Большого космического телескопа НАСА в 1977 году.

Разработка началась почти сразу.

НАСА планировало запустить телескоп в 1983 году, но из-за различных производственных задержек дату запуска перенесли на 1986 год.

Тем временем Большой космический телескоп был переименован в Хаббл в честь Эдвина Хаббла, американского астронома, который, среди прочего, определил, что Вселенная простирается за пределы Млечного Пути.

Запланированный старт Хаббла снова был отложен после того, как космический шаттл «Челленджер» взорвался через минуту после взлета 28 января 1986 года, в результате чего погибли все семь астронавтов на борту.

Прошло более 2,5 лет, прежде чем полеты шаттлов возобновились, и НАСА снова могло начать планировать запуск Хаббла.

Хаббл, наконец, был запущен на борту космического корабля «Дискавери» 24 апреля 1990 года, а через день был отправлен на низкую околоземную орбиту, примерно в 340 миль (545 километров) над нашей планетой.

Разработка и запуск Хаббла обошлись в 1,5 миллиарда долларов, но также потребуются постоянные расходы — как ожидаемые, так и неожиданные.

Первоначальные инструменты на Хаббле включали широкоугольную планетарную камеру, спектрограф высокого разрешения Годдарда (GHRS), камеру для слабых объектов (FOC), спектрограф для слабых объектов (FOS) и высокоскоростной фотометр.

Хаббл сразу же столкнулся с проблемами с оборудованием.

Например, первые изображения телескопа оказались настолько размытыми, что были почти бесполезны с научной точки зрения.

Выяснилось, что главное зеркало Хаббла шириной 7,9 футов (2,4 метра) имело дефект — сферическую аберрацию, вызванную производственной ошибкой.

Дефект был крошечным, всего 1/50 толщины листа бумаги, но он был достаточно большим, чтобы вызвать серьезные проблемы с изображением.

Хаббл стал посмешищем, мишенью для шуток, распространившихся по массовой культуре.

Например, фильм 1991 года «Голый пистолет 2 1/2: Запах страха» содержит фотографию Хаббла.

Она появляется на стене заведения под названием «Бар неудачников» вместе с фотографиями «Гинденбурга», землетрясения в Сан-Франциско 1906 года, «Форд Эдсел» и других известных катастроф.

Но не все было потеряно, поскольку Хаббл был спроектирован для обслуживания астронавтами.

2 декабря 1993 года космический шаттл «Индевор» доставил экипаж из семи человек, чтобы отремонтировать «Хаббл» в течение пяти дней выхода в открытый космос.

Во время исправления были установлены две новые камеры, в том числе широкоугольная планетарная камера 2 (WFPC-2), которая позже сделала многие из самых известных фотографий Хаббла.

В декабре 1993 года первые новые изображения с Хаббла достигли Земли, и от них захватывало дух.

Астронавты, выходящие в открытый космос, ремонтировали, обслуживали и модернизировали Хаббл в ходе четырех дополнительных миссий по обслуживанию, которые состоялись в феврале 1997 года, декабре 1999 года, марте 2002 года и мае 2009 года.

Миссия 1997 года заменила некоторое вышедшее из строя или изношенное оборудование и установила два новых прибора: спектрограф формирования изображений космического телескопа (STIS) и камеру ближнего инфракрасного излучения и многообъектный спектрометр.

Новые инструменты, которые заменили GHRS и FOS, расширили видение Хаббла до ближнего инфракрасного диапазона длин волн, как написали представители НАСА в пояснительной записке миссии.

Следующий визит астронавтов изначально планировался как относительно рутинное техническое обслуживание, которое стартовало в июне 2000 года.

Но в ноябре 1999 года четвертый из поддерживающих ориентацию гироскопов Хаббла вышел из строя, переведя обсерваторию в защитный «безопасный режим».

У Хаббла шесть гироскопов, но для сбора научных данных требуется как минимум три работающих.

В ответ НАСА пересмотрело планы своей миссии по обслуживанию, разделив следующую на две части, первая из которых была запущена в декабре 1999 года.

В ходе этой 10-дневной миссии астронавты заменили все гироскопы Хаббла, а также один из трех датчиков точного наведения, а еще выполнили другие работы по техническому обслуживанию.

Следующий визит Хаббла с экипажем, известный как Миссия обслуживания 3B (после Миссии обслуживания 3A 1999 года), произошел в декабре 2002 года.

Во время этого 11-дневного путешествия «астронавты заменили солнечные панели «Хаббла» и установили усовершенствованную камеру для съемок (ACS), которая заменила камеру слабых объектов «Хаббла», последний оригинальный инструмент телескопа», — написали представители НАСА в объяснении миссии обслуживания.

Как и запуск «Хаббла», пятая и последняя миссия по обслуживанию была отложена из-за трагедии с шаттлом — крушение корабля «Колумбия» в феврале 2003 года во время его входа в атмосферу Земли, в результате которого погибли все семь астронавтов на борту.

Эта трагическая авария привела к тому, что служебный полет был перенесен с первоначальной запланированной даты 2005 года на май 2009 года.

Во время миссии астронавты установили новые батареи и гироскопы, а также установили два новых прибора: спектрограф Cosmic Origins и камеру Wide Field Camera 3.

Среди прочих задач, выходцы в открытый космос также восстановили ACS и STIS, обе из которых вышли из строя.

«Благодаря этим усилиям Хаббл достиг вершины своих научных возможностей», — написали представители НАСА.

С тех пор Хаббл продолжает предоставлять беспрецедентную информацию о нашей Вселенной и вдохновлять любопытные умы по всему миру.

Открытия Хаббла

Повышенная перспектива Хаббла и передовая оптика позволяют ему смотреть дальше, чем наземная оптика.

Поскольку свету требуется время, чтобы преодолеть большие расстояния, Хаббл работает как машина времени: свет, который он видит от удаленных объектов, показывает, как эти объекты выглядели, когда свет покинул их, а не то, как они выглядят сегодня.

Например, когда мы смотрим на галактику Андромеды, которая находится примерно в 2,5 миллионах световых лет от Земли, мы видим ее такой, какой она была 2,5 миллиона лет назад.

А с помощью Хаббла обнаруживаются отдаленные объекты, которые иначе вообще невозможно увидеть.

Например, когда в 1995 году астрономы направили HST (Hubble Space Telescope’s) на, казалось бы, пустой участок неба в Большой Медведице, они получили изображение более 3000 галактик, слишком удаленных, чтобы их могли обнаружить другие телескопы.

Позже это было названо Глубоким полем Хаббла.

Некоторые галактики были настолько молоды, что еще не начали серьезного звездообразования.

Были проведены и другие наблюдения глубокого поля в том же районе, каждый раз заглядывая все глубже в космос.

Они были названы «Сверхглубокое поле Хаббла» (выпущено в 2004 г.) и «Экстремальное глубокое поле Хаббла» (выпущено в 2012 г.).

Помимо наблюдения за ранней Вселенной, Хаббл также помог астрономам определить, сколько времени прошло с момента Большого взрыва.

Измеряя пульсирующую звезду особого типа, известную как переменная Цефеиды, исследователи смогли сузить возраст Вселенной с диапазона от 10 до 20 миллиардов лет до более точных 13,7 миллиардов лет.

А в конце 1990-х наблюдения сверхновых с помощью телескопа Хаббл помогли астрономам сделать поразительную находку — продолжающееся расширение Вселенной ускоряется, по-видимому, благодаря таинственной силе, известной как темная энергия.

Мы до сих пор не знаем, что такое темная энергия, хотя она составляет большую часть Вселенной.

Астрономы использовали Хаббл для создания трехмерной карты темной материи, которая остается загадочной, хотя ее в шесть раз больше, чем «обычной» материи, из которой состоят звезды, планеты и все остальное, что мы можем увидеть и потрогать.

Знаменитый телескоп также обнаружил, что в ядрах большинства, если не всех, крупных галактик находятся сверхмассивные черные дыры.

Хаббл также исследует отдельные звезды на разных стадиях их эволюции, от облаков пыли, которые формируют молодые звезды, до трупов тех, кто давно взорвался.

Он даже смог изучить звезды за пределами нашей собственной галактики, Млечного Пути, и в ее соседях, Магеллановых Облаках и Галактике Андромеды.

Хаббл даже сфотографировал планеты, вращающиеся вокруг других солнц.

Например, в 2008 году Хаббл сделал снимки кандидата в экзопланеты «Fomalhaut b», впервые такой объект был напрямую изображен в видимом свете.

С тех пор «Fomalhaut b» был реклассифицирован как вероятное пылевое облако, но с тех пор Хаббл сделал фотографии ряда других инопланетных миров.

Однако большинство наблюдений экзопланет Хаббла были более косвенными.

Когда инопланетные миры проходят перед своими солнцами с точки зрения Хаббла, их атмосферы отфильтровывают определенные длины волн звездного света — изменение, которое может обнаружить обсерватория.

Эта информация может раскрыть ключевые детали состава атмосфер.

Хаббл может проводить большую часть своего времени, наблюдая за световыми годами с Земли, но астрономы также используют его для изучения объектов в нашей собственной Солнечной системе.

Снимки Юпитера, Сатурна и Плутона в высоком разрешении позволили получить информацию, которую могут превзойти только планетарные зонды, вращающиеся вокруг планет.

Например, четыре из пяти спутников Плутона были обнаружены с помощью наблюдений Хаббла.

Изображения с HST также позволяют ученым на Земле отслеживать изменения в атмосферах планет и на их поверхности.

Например, когда фрагменты кометы Шумейкера-Леви 9 врезались в Юпитер в 1994 году, Хаббл сфотографировал фатальное столкновение.

Последствия раскрыли многое об атмосфере газового гиганта.

Кроме того, Хаббл видел нечто похожее на водяные шлейфы, извергающиеся с Европы, потенциально пригодной для жизни луны Юпитера.

Телескоп сделал первое наблюдение в марте 2014 года, а затем в феврале 2016 года увидел еще один шлейф в том же месте.

Это всего лишь часть того, что сделал Хаббл за последние три десятилетия.

Чтобы дать вам лучшее представление о широте и глубине достижений обсерватории, вот краткое изложение некоторых основных моментов Хаббла за последние годы:

• 2021: Наблюдение причудливого «сверхпузыря» диаметром 250 световых лет внутри туманности, обнаружение галактики с удивительно небольшим количеством темной материи и рождение экзопланеты размером с Юпитер;
• 2020: Обнаружены свидетельства существования загадочной черной дыры, пожирающей звезды, на краю другой галактики, и отпраздновано ее 30-летие;
• 2019: Сделал крупный план спиральной галактики, которая может помочь демистифицировать черные дыры, показал нам красочную гибель умирающей звезды и сделал невероятные снимки межзвездной кометы Борисова;
• 2018: Шпионил за огромным скоплением галактик «Эль-Гордо», наблюдал, как исчезает гигантский шторм на Нептуне, и прекрасно рассмотрел остатки взрыва сверхновой;
• 2017: Обнаружил стратосферу на огромной экзопланете, обнаружил сверхяркие галактики, наблюдал за самой дальней из известных активных комет и случайно обнаружил несколько астероидов, когда они наблюдали за скоплением галактик;
• 2016: Провел наблюдения кометы 252P/LINEAR крупным планом, обнаружил самую дальнюю из известных на тот момент галактик, показал, что во Вселенной, вероятно, в 10 раз больше галактик, чем считалось ранее, и наблюдал темный вихрь на Нептуне;
• 2015: Сделал новые наблюдения за «Столпами Творения», чтобы увидеть, как они менялись с течением времени, сделал самый четкий вид Галактики Андромеды и получил лучший 3D-вид глубокой Вселенной;
• 2014: Наблюдал за распадом астероида P/2013 R3, наблюдение за редкой близкой сверхновой под названием SN 2014J, обнаружение чрезвычайно далекого «космического увеличительного стекла» и опубликование изображения «Ультрафиолетовое покрытие сверхглубокого поля Хаббла», показывающего эволюцию Вселенной;
• 2013: Проведено несколько наблюдений впечатляющей кометы ISON до того, как комета распалась вблизи Солнца, изучен взрыв далекой звезды, обнаружен молодой спутник Нептуна и раскрыты подробности об истории Млечного Пути на основе изображений 400 галактик на разных стадиях эволюции.

Показывая свой возраст

Хаббл демонстрирует признаки преклонного возраста.

Например, летом 2021 года телескоп отключился на месяц из-за проблемы с его основным компьютером полезной нагрузки.

Команда Хаббла решила проблему, переключившись на резервное оборудование.

Но всего через несколько месяцев, в октябре 2021 года, возникла проблема с синхронизацией внутренних сообщений Хаббла, из-за чего все пять научных инструментов обсерватории перешли в защитный «безопасный режим».

Команде миссии удалось снова подключить все инструменты к сети в течение следующих нескольких месяцев.

Если вы пессимист, то можете посмотреть на такие глюки и сделать вывод, что Хаббл может быть на последнем издыхании.

Если вы оптимист, вы можете сосредоточиться на успехе усилий по устранению неполадок и на том факте, что команда Хаббла столкнулась со многими такими проблемами за последние три десятилетия и преодолела их все.

Правда в том, что никто точно не знает, как долго Хаббл сможет продолжать изучать космос.

Инженерные исследования показывают, что различные системы Хаббла просуществуют до 2025 года и, возможно, дольше, но это всего лишь оценка.

Долгожданный преемник Хаббла, космический телескоп Джеймса Уэбба (James Webb) стоимостью 10 миллиардов долларов, уже запущен.

«Уэбб» стартовал 25 декабря 2021 года и прибыл в конечный пункт назначения, точку Лагранжа 2 Земля-Солнце, месяц спустя.

Ожидается, что Уэбб начнет научную работу летом 2022 года.

Астрономы рады использовать Уэбб и Хаббл в тандеме.

Уэбб будет наблюдать за Вселенной в инфракрасном свете, в то время как Хаббл наиболее силен в оптическом и ультрафиолетовом диапазонах, поэтому изучение одних и тех же объектов и явлений в обеих обсерваториях даст массу информации и знаний, заявили представители НАСА.

Трехмерная модель телескопа Хаббла

Захватывающие снимки Хаббла

Ниже приведены некоторые из лучших снимков, сделанных Хабблом за последние годы.

Если у вас остались вопросы или вы хотите оставить комментарий по этой статье - напишите его в разделе комментариев ниже.

До скорых встреч! Заходите!