Nesten et århundre senere lever Edwin Hubble's Legacy On (Op-Ed)

Hubble Ultra Deep Field 2014 - 1000

I dette romtapetet har astronomer som bruker NASAs Hubble-romteleskop samlet et omfattende bilde av det univers som utvikler seg blant de mest fargerike dype rom-bildene som noen gang er tatt av det 24 år gamle teleskopet. (Bildekreditt: NASA, ESA, H. Teplitz og M. Rafelski (IPAC/Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona State University) og Z. Levay (STScI))





Patrick McCarthy var en del av Wide Field Camera 3 vitenskapsteam og fungerer for tiden som direktør for Giant Magellan Telescope Organization. Han bidro med denne artikkelen til guesswhozoo.com Ekspertstemmer: Op-Ed & Insights.

Høsten 1917, etter et tiår med arbeid, ble det 100-tommers (2,5 meter) teleskopet på Mount Wilson i Sør-California dedikert. Edwin Hubble ville tilbringe mange kalde netter på det newtonske fokuset for instrumentet, som var verdens største teleskop på den tiden. Nå, nesten et århundre senere, har et annet 100-tommers teleskop-det passende navnet Hubble-romteleskopet (HST)-nettopp gitt det mest komplette, informative og fantastiske bildet av det dype universet.

Hubble og hans assistent, tidligere muldyrskinneren Milton Humason, foretok omhyggelige, lange eksponeringer for å få de skarpeste bildene og spektrene til spiraltåken. Hubble viste at nebulae er 'øyuniverser' som Jordens egen Melkeveigalakse, men på store avstander. Hubble forbedret forskernes forståelse av kosmos størrelse etter størrelsesordener. Mer bemerkelsesverdig fortsatt, oppdaget han at universet av galakser ikke er statisk, men snarere ekspanderer med en forbløffende hastighet.



Den nye Hubble Ultra-Deep Field er menneskehetens første virkelig 'fullfargede' bilde av kosmos. Ved å kombinere dypt ultrafiolett med synlig lys og nær-infrarøde bilder av fjerne galakser, lar det pan-kromatiske dype feltet forskere spore stjerners fødsel, liv og død over hele kosmisk tid. Ultra-Deep Field gir et imponerende syn på mer enn 100 000 galakser-et lite, men representativt utvalg av de mer enn 100 milliarder galakser i det observerbare universet.

Galakser som Jordens egen Melkevei består av omtrent 100 milliarder stjerner. Noen, som solen, avgir det meste av strålingen i det synlige båndet - med bølgelengder mellom 0,3 og 1,0 mikron. Andre, som den røde giganten Betelgeuse i Orion, avgir rikelig stråling i infrarødt, mens den massive unge stjernen Rigel, også i Orion, pumper mye av sin enorme produksjon av fotoner i vakuum ultrafiolett, lys med bølgelengder mindre enn 0,3 mikron som er absorberes av ozon i jordens øvre atmosfære.

Patrick McCarthy var en del av Wide Field Camera 3 vitenskapsteam og fungerer for tiden som direktør for Giant Magellan Telescope Organization.



Patrick McCarthy var en del av Wide Field Camera 3 vitenskapsteam og fungerer for tiden som direktør for Giant Magellan Telescope Organization.(Bildekreditt: Giant Magellan Telescope Organization)

For å samle en full telling av stjernens innhold i en galakse, og en full telling av innholdet i universet, må astronomer prøve et bredt spektralområde - fra det dype ultrafiolette til det termiske infrarøde.

Hvis du tenker på en galakse som et orkester - et ensemble av spillere som arbeider i harmoni for å produsere en helhet som er større enn dens deler - prøver det synlige lyset fiolinene og messingen, infrarød fanger bass- og kjeletrommene, mens ultrafiolett plukker ut fløyter, pikoloer og trekanter.



Når det gjelder galakser, bærer de ultrafiolett-lyse stjernene melodien til skapelsen-de sporer dannelsen av stjerner og omdannelsen av hydrogen til helium, og deretter helium til karbon, nitrogen og oksygen, og videre gjennom det periodiske systemet til jern. De hvit-til-gule stjernene, mellomtonen i galaksens spektralbånd, er fylt av middelmasse og middelaldrende stjerner. De langlivede lavmassedvergstjernene er enorme i antall, og gir i likhet med bassbratsjen et grunnlag for orkesteret ut av rampelyset opptatt av de lysere instrumentene. De unge massive stjernene skinner sterkt i ultrafiolett for en kort stund og forlater deretter scenen via spektakulære supernova -eksplosjoner.

Det første Hubble Deep Field -bildet, som ble tatt i 1994, endret forskernes syn på universet ved å avsløre et rikt tapet av galakser med former og strukturer som er fremmed for galakseformene som er sett i universet i dag. Mange er inne i voldsomme kollisjoner og sammenslåinger som kan forvandle dem fra en type galakser - for eksempel spiraler som Melkeveien - til andre typer, som de massive elliptiske galakser som er dominert av tilfeldige baner i stedet for ordnet rotasjon.

Et stort teknisk tillegg til Hubbles pakke med kameraer har gjort det mulig for astronomer å først legge til det infrarøde, og nå det ultrafiolette, for å lage Hubble Ultra-Deep Field-bilder. For første gang kan astronomer høre hele galakseorkesteret og stjernene deres. Wide-Field Camera 3, instrumentet som revitaliserte HST i 2009, er et vidunder av teknologi. Den inneholder to separate kameraer - det ene optimalisert for ultrafiolett, og det andre for infrarødt. Hver bruker optikk laget for å optimalisere ytelsen i det valgte bølgebåndet og fokusert på toppmoderne detektorer. Det ultrafiolette kameraet bruker en ladningskoblet enhet (CCD) som ligner den som finnes i håndholdte digitale kameraer, men optimalisert for arbeid med lavt lys i tøffe rom i rommet. Det infrarøde kameraet bruker en diodeoppstilling som bare er følsom for lys i området fra 0,6 mikron til 1,7 mikron. Dette gjør den blind for termisk stråling fra den varme optikken på Hubble. Ved å stirre dypt ut i verdensrommet i hundrevis av timer, samlet kameraet en håndfull fotoner per galakse - fotoner som har reist i milliarder av år før de kom til Hubbles speil.

The Deep Field gir et rikt bilde av det fjerne kosmos, men mange av nøkkelspørsmålene om universets evolusjon krever spektroskopi - spredningen av lyset til dets farger - for å avsløre avstander, masser og indre dynamikk. Heldigvis er det en ny generasjon teleskoper i horisonten, både i verdensrommet og på bakken, som lover å revolusjonere vår forståelse av det fjerne universet.

Hvis du

Hvis du er en aktuell ekspert-forsker, forretningsleder, forfatter eller innovatør-og ønsker å bidra med et redigert stykke, send oss ​​en e -post her .(Bildekreditt: guesswhozoo.com)

NASA, European Space Agency (ESA) og Canadian Space Agency er klar til å lansere etterfølgeren til Hubble- James Webb Space Telescope- i 2018. Webb er optimalisert for nær- og mellom-infrarød, og vil produsere rødforskyvninger og intern dynamikk for mange tusen galakser. Med sitt primære speil på 21 fot (6,5 meter), avkjølt til iskald temperatur på minus 387 grader Fahrenheit (minus 233 grader Celsius), vil Webb ha en uovertruffen følsomhet ved bølgelengder lengre enn 2 mikron.

En ny generasjon gigantiske teleskoper er også under bygging her på jorden. Disse 'ekstremt store teleskopene' vil ha 100 ganger lysinnsamlingskraften og 10 ganger vinkeloppløsningen til Hubble. Jeg er involvert i utviklingen av en av disse, Giant Magellan Telescope , designet av et elite ingeniørteam i Sør-California, mens de gigantiske speilene tar form i et høyteknologisk optikklaboratorium i Arizona. Teamet vårt har allerede forberedt sitt fremtidige hjem høyt i de chilenske Andesfjellene, og i løpet av de neste årene vil hundrevis av forskere, ingeniører og bygningsarbeidere montere teleskopet med en diameter på 82 fot (25 fot) slik at det neste tiåret starter , vil astronomer få et nytt verktøy for å utforske de første hundre millioner årene etter Big Bang. To andre gigantiske teleskoper er også under utvikling: Thirty Meter Telescope in Hawaii, og et annet helt nord i Chile, European Extremely Large Telescope.

Newton skrev en gang: 'Hvis jeg har sett mer, er det å stå på skuldrene til giganter.' Den neste generasjonen av astronomer vil virkelig se videre ved å stå på skuldrene til giganter - teleskoper som Hubble, Webb og Giant Magellan Telescope og dets brødre. Utsikten blir spektakulær.

Følg alle spørsmålene og debattene til Expert Voices - og bli en del av diskusjonen - videre Facebook , Twitter og Google + . Synspunktene som uttrykkes er forfatterens og gjenspeiler ikke nødvendigvis utgiverens synspunkter. Denne versjonen av artikkelen ble opprinnelig publisert den guesswhozoo.com.