Inimese silmade jaoks on öine taevas tähtede konfeti. Võimsad teleskoobid näitavad meile kaugeid planeete ja kaugeid galaktikaid, mida meie kentsakad võrkkestad ei näe. Kuid isegi Hubble'i kosmoseteleskoop ei suuda paljastada kõike, mis seal väljas on. Paljud objektid - näiteks pruunide kääbustena tuntud kihilised tähed - on liiga jahedad, et eraldada nähtavat valgust, mis kujutab endast vaid pisikest elektromagnetilise spektri tükki. Nad kiirgavad energiat siiski nähtamatul kujul: pikemad lainepikkused, mida nimetatakse infrapunakiirguseks. Uskumatult kuumad objektid, näiteks massiivsed plahvatavad tähed, mida nimetatakse supernoovideks, eraldavad suurema osa oma energiast lühematel lainepikkustel, mis on samuti nähtamatud: gammakiirgus ja röntgenikiirgus.
Seotud sisu
- Kaugnägelik
- Hubble'i viimane hurraa
Õnneks teisendavad teised teleskoobid need prillid meile arusaadavateks piltideks. 1990ndatel ja 2000ndate alguses tõi NASA välja kosmosepõhised teleskoobid, mida tunti Suure Vaatluskeskuse nime all. Esimene ja kuulsaim Hubble on spetsialiseerunud nähtavale valgusele. Vähem tuntud, kuid sama olulised instrumendid keskenduvad erinevatele lainepikkustele.
"Objekt pidi olema suur teleskoop elektromagnetilise spektri igas osas, " ütleb Hariovi-Smithsoni astrofüüsikakeskuse astrofüüsik Giovanni Fazio. “Kui vaatate universumit erinevatel lainepikkustel, saate täiesti erineva pildi. Nad kõik on pusletükid. ”
Hubble'i 1990. aasta käivitusele järgnesid gammakiirgust jälginud Compton (1991), röntgenikiirte uuriv Chandra (1999) ja infrapunateleskoop Spitzer (2003). Compton langes Maale 2000. aastal, lagunedes atmosfääris ja pritsides Vaikse ookeani plaanipäraselt alla. (Teine kosmoseteleskoop, Fermi, asendas selle 2008. aastal.) Kuid Spitzer ja Chandra on ikka veel üles tõusnud ja töötavad, vabastades universumi saladused ja ületades nende loomisel osalenud inimeste lootused.
Teleskoopide pildid vastsündinud tähekestest ja räigetest mustadest aukudest koosnevad valedest värvidest, mille teadlased määravad teleskoopide tuvastatavatele erinevatele lainepikkustele. Lisaks andmete koormamisele on neid pilte lihtsalt imeline vaadata. Flamingo roosa, indigo ja safraniga pulseerides on mõned neist peaaegu psühhedeelsed - lilleline galaktika näib tulekahju hingavat - teised tuletavad meelde õrnu looduslikke vorme: ämblikuvõrgud, aknapapi pakane, suitsutükid. Mõnel neist on peaaegu spektraalkvaliteet, eriti “Jumala käsi”, Chandra portree noorest pulsarist, milles kummituslikult sinised sõrmed paistavad taeva poole.
Enamik satelliitteleskoope, sealhulgas Hubble, tiirleb Maad, kuid Spitzer pöörleb ümber Päikese, liikudes Maa orbiidil taha. Nii väldib Spitzer mitte ainult Maa atmosfääri, mis varjutaks teleskoobi vaadet, vaid väldib ka Maalt ja Kuult tulevat soojust. Vedel heeliumivarustus jahutas instrumendi algselt peaaegu absoluutse nullini - miinus 459 kraadi Fahrenheiti, madalaima võimaliku temperatuurini -, et teleskoobi enda kiirgus ei segaks tema näitu.
Spitzer vaatleb universumi jahedamaid osi. Infrapunast seostatakse temperatuuridega miinus 450 kuni pluss 6000 kraadi ja kuigi 6000 kraadi ei pruugi kõlada külmas, on astronoomid harjunud kehade salvestamist miljonites kraadides.
Teleskoop on tuvastanud Jupiteri-sarnaste eksoplaneetide kiirguse kitsastel orbiitidel teiste tähtede ümber ja see on leidnud pruunid kääbused, mis - kui nad võõrustavad oma mini päikesesüsteeme, nagu mõned teadlased arvavad - võiksid olla ideaalsed peatuspaigad eluks. Spitzer saab ka läbi kaugete galaktikate spiraalharude lämbumistolmu, et näha, kus tähed sünnivad. Need tähelepanekud annavad ülevaate sellest, kuidas meie enda päikesesüsteem kujunes.
Teleskoobi kõige hämmastavam jõud võib olla võime vaadata universumit alles lapsekingades. Ruumis sügavale vaatamine on sama, mis ajas tagasi vaatamine, selgitas Fazio, kes kavandas osa Spitzerist. 13, 7 miljardit aastat vana universumi laienedes venitatakse nähtav valgus infrapunakiirguse lainepikkusteks - seda nähtust nimetatakse punanihkeks. Keskendudes infrapunavalgusele, lootsid Spitzeriteadlased algul universumit näha alles kahe miljardi aasta vanuselt - kuid nad on aja jooksul sellest kaugemale jõudnud. "Nüüd oleme suutnud vaadata tagasi 700 miljoni aasta vanusesse, " ütles Fazio ehk umbes 13 miljardit aastat tagasi. Spitzeri tähelepanekud viitavad sellele, et galaktikad olid juba hakanud moodustuma, kui universum oli vaid 400–500 miljonit aastat vana, palju varem, kui varem teoreetiliselt öeldud.
Röntgenteleskoop Chandra järgib Maa ümber elliptilist orbiiti, lennates Hubblest 200 korda kõrgemale. Chandra on spetsialiseerunud vägivaldsetele nähtustele, nagu näiteks noorte tähtede tulistamine ja supernoovade plahvatused. "Meile meeldib teada seda, mis toimus tähe sees vahetult enne selle puhkemist, millised on plahvatuse üksikasjad ja mis toimub pärast plahvatust, " räägib Smithsoniani astrofüüsikalise vaatluskeskuse Chandra X-i direktor Harvey Tananbaum. kiirkeskuses.
Chandra sondib ka ekstreemsete gravitatsiooni- või magnetväljadega objekte, nagu neutrontähed ja mustad augud. Mõned teadlased arvavad, et Chandra on üliolulise tumeaine ja tumeda energia - müstiliste jõudude, mis moodustavad suurema osa universumi materjalist, uurimisel ülioluline. Kuid teleskoop on avastanud ka uusi asju tuttavamate vaatamisväärsuste kohta: Saturni rõngad, selgub, säravad röntgenikiirtega.
Mõnikord toodavad astronoomid pilte, kasutades kõigi kolme teleskoobi andmeid. 2009. aastal lõi kolmik vapustava liitvaate vaatega Linnutee tuumast. Hubble näitas lugematul arvul tähti, Spitzer hõivas kiirgavaid tolmupilvi ja Chandra jälgis röntgenkiirguse emissiooni musta augu lähedal asuvast materjalist.
Teleskoobid ei saa kesta igavesti. Spitzeril oli eelmisel aastal jahutusvedelik otsa, kuigi mõned osad on funktsioneerimiseks endiselt piisavalt külmad ja teleskoop on hakanud Maast eemale triivima. "Seda on kurb vaadata, " ütleb Fazio. „See on olnud minu viimase 25 aasta jooksul suur osa. Kuid me alles kaevandame andmeid ja otsime uusi asju. ”Aastal 2015 on kavas Webb, uus infrapunateleskoop, mis suudab koguda rohkem kui 58 korda rohkem valgust kui Spitzer, kuni Spitzer pooleli jätab.
Chandra töötab endiselt hästi ja teadlased loodavad, et instrument saab sõduriks veel vähemalt kümme aastat. Lõpuks, võib-olla sajandi pärast, libiseb kulunud teleskoop tõenäoliselt Maale liiga lähedale ja põleb atmosfääris. Kuid meil on palju rohkem valgustavaid pilte, mida enne seda oodata.
Abigail Tucker on Smithsoniani personalikirjutaja.
Chandra röntgenikiirguse vaatluskeskus näitas plahvatuste ja musta auguga kuumutatud gaasi. (NASA / CXC / UMass / D. Wand jt) 
Meie Linnutee galaktika keskpunkt on veelgi hingekosutavam, kui seda vaadelda komposiidina, mis koosneb kolmest erineva lainepikkusega tundlikust kosmosepõhisest instrumendist. (NASA / CXC / UMass / D. Wand jt) 
Spitzeri kosmoseteleskoop kogus infrapunavalgust ja tuvastas tolmupilvi. (NASA / JPL-Caltech / SSC / S. Stolovy) 
Lähis-infrapuna jaoks häälestatud Hubble'i kosmoseteleskoop paljastas tähe moodustumise aktiivsed alad. (NASA / ESA / STScl / D. Wang jt) 
Chandra kosmoseteleskoop on juba peaaegu 12 aastat jälginud suure energiatarbega objektide röntgenkiirte. 150 valgusaasta pikkune udu "Jumala käsi" moodustub pulsarist või kiiresti pöörlevast neutronitähest voolavast kuumast gaasist. (NASA / CXC / SAO / P. Slane jt) 
Spiraalsel galaktikal NGC 4258 on kaks kummituslikku sinist relva, mis sisaldavad vägivaldsete lööklainete kuumutatud gaase - mustast august väljutatud osakeste saadus. (NASA / CXC / Marylandi ülikool / AS Wilson jt) 
Chandra on suurepärane kaose hõivamisel. Cassiopeia tähtkujus astronoomiliseks tunnuseks nimega Cas A on miljonites miilides tunnis laienev praht; see tulistati supernoovast, mis sai Maal nähtavaks alles umbes 300 aastat tagasi. (NASA / CXC / MIT / UMass Amherst MD Stage jt) 
Nebula M17, ülaltoodud pildi heledaim osa, dokumenteeris astronoom Charles Messier 1764. aastal. Spitzeri teleskoop, mis keskendub kuumutatud tolmust lähtuvale infrapunakiirgusele, suudab näha uduga seotud struktuure. (NASA / JPL-Caltech / M. Povich (Penni Riiklik Ülikool)) 
Vasakul nähtud pildi põhjal arvavad astronoomid, et täht BP Psc kannibaliseeris kütust otsa saades veel ühe tähe või planeedi, pikendades punast hiiglaslikku faasi (nagu paremal oleval joonisel näha). (NASA / CXC / RIT / J. Kastner jt, optiline (UCO / Lick / STScl / M. Perrin jt); illustratsioon: NASA / CXC / M. Weiss) 
Plahvatuse tagajärjel tekkis Krabi udukogu - tähelepanuväärne struktuur, mida teadlased püüavad Chandra ja Spitzeri teleskoopide abil endiselt mõista. (NASA / CXC / SAO / F.Seward; optiline: NASA / ESA / ASU / J.Hester ja A.Loll; infrapuna: NASA / JPL-Caltech / Univ. Minn. / R.Gehrz) 
RCW 49 piirkond, kus elab rohkem kui 2200 tähte, on tume ja tolmune piirkond. See pilt tehti kahel erineval lainepikkusel, et esile tõsta kuumutatud hõõguvaid gaase. (NASA / JPL-Caltech / E. Churchwell (Wisconsini ülikool - Madison)) 
Infrapunase taeva taustal saab Spitzeri teleskoop läbi kaugete galaktikate spiraalharude liikuda, et näha, kus tähed sünnivad. (NASA / JPL-Caltech) 
Chandra röntgenikiirgusest selgub, et galaktikat M87 ümbritsev klaster on täidetud kuuma gaasiga. (NASA / CXC / KIPAC / N. Werner, E. Million jt) 
Umbes 11 000 valgusaasta kaugusel Amburi tähtkujus asuv madu (vasakul ülemine) on tegelikult paks pilv, mis on piisavalt suur, et neelata kümneid päikesesüsteeme. (NASA / JPL-Caltech / S. Carey (SSC / Caltech)) 
See Spitzeri teleskoobi tehtud pilt jäädvustas selle piirkonna nimega W5 (6500 valgusaasta kaugusel), kus on näha kõik tähtede loomise etapid. (NASA / JPL-Caltech / L. Allen ja X. Koenig (Harvard-Smithsonian CfA)) 
Orioni udukogu on veel üks tähtede loomise leviala; trapetsiklaster, heledad laigud paremal keskel, on piirkonna kuumimad tähed. (NASA / JPL-Caltech / J. Stauffer (SSC / Caltech))
