Hubble Space Telescope: 30 χρόνια προσφοράς στην κατανόηση του σύμπαντος

Το 2020 αποτελεί επετειακό έτος για την λειτουργία του διαστημικού τηλεσκοπίου Χαμπλ (Hubble Space Telescope) καθώς συμπληρώνει 30 χρόνια λειτουργίας του (1990 -2020). Με αφορμή την επέτειο, αλλά και το έτος που σύντομα αποχαιρετάμε, κάνουμε μια σύντομη αναδρομή στην λειτουργία και την προσφορά του τηλεσκοπίου Hubble.

Η επιστημονική έρευνα που πραγματοποιήθηκε με το Hubble τα τελευταία 30 έτη, οδήγησε σε ανακαλύψεις που έχουν φέρει επανάσταση σε σχεδόν όλους τους τομείς της τρέχουσας αστρονομικής έρευνας, από την πλανητική επιστήμη έως και την κοσμολογία. Το διαστημικό τηλεσκόπιο έχει αποκαλύψει μοναδικές εικόνες του ουρανού, ανοίγοντας νέα παράθυρα στον κόσμο και το σύμπαν.

Εκτοξεύθηκε στις 24 Απριλίου 1990 με το διαστημικό λεωφορείο Discovery και αποτελεί μια συνεργασία των διαστημικών υπηρεσιών της NASA (National Aeronautics and Space Administration) και της ESA (European Space Agency). Βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τη γη σε ύψος 600 km και παρατηρεί στην ορατή, την υπεριώδη και την υπέρυθρη περιοχή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Έχει το πλεονέκτημα να μην παρεμποδίζεται από την γήινη ατμόσφαιρα, η οποία αποκόπτει το μεγαλύτερο μέρος της υπέρυθρης και υπεριώδους ακτινοβολίας. Μπορεί και παρατηρεί μακρινά ουράνια αντικείμενα, με ευκρίνεια 5 φορές μεγαλύτερη από κάθε επίγειο τηλεσκόπιο.

Η ιδέα της δημιουργίας ενός διαστημικού τηλεσκοπίου ξεκινά το 1946 με μια μελέτη των πλεονεκτημάτων της κατασκευής ενός τέτοιου τηλεσκοπίου, από τον αστρονόμο Lyman Spitzer. Το Αμερικανικό κογκρέσο εγκρίνει την χρηματοδότηση του έργου το 1977. Το 1978 αστροναύτες ξεκινούν να εκπαιδεύονται για αποστολές στο διαστημικό τηλεσκόπιο. Το επόμενο έτος ξεκινούν οι εργασίες στο κάτοπτρο των 2,5 μέτρων του τηλεσκοπίου. Το 1983 το τηλεσκόπιο ονομάζεται Hubble Space Telescope, προς τιμή του σπουδαίου αστρονόμου Hubble οποίος απέδειξε την ύπαρξη άλλων γαλαξιών εκτός του δικού μας και ανακάλυψε τις πρώτες ενδείξεις ενός διαστελλόμενου σύμπαντος.

Το 1985 η κατασκευή του τηλεσκοπίου Hubble ολοκληρώνεται, αλλά καθυστερεί η εκτόξευσή του μετά το ατύχημα του διαστημικού λεωφορείου Challenger. Στις 24 Απριλίου του 1990 το διαστημικό λεωφορείο Discovery (STS-31) μεταφέρει το τηλεσκόπιο στο διάστημα, όπου τοποθετείται σε τροχιά από το πλήρωμα του Discovery. Οι πρώτες εικόνες λαμβάνονται στις 25 Ιουνίου και τότε γίνεται αντιληπτό ότι το κάτοπτρο του Hubble εμφανίζει σφάλμα σφαιρικής εκτροπής, με αποτέλεσμα να μην εστιάζει καλά και οι εικόνες του να εμφανίζονται θολές. Το διαστημικό λεωφορείο Endeavour εκτοξεύεται στις 2 Δεκεμβρίου 1993 για την πρώτη αποστολή συντήρησής του. Ακολούθησαν άλλες 4 αποστολές συντήρησης στην μέχρι τώρα πορεία του (http://magazine.noa.gr/archives/588).

Εικόνα (1): Κατά την πρώτη αποστολή συντήρησης στο Hubble Space Telescope φαίνονται οι αστροναύτες καθώς εργάζονται για την επιδιόρθωση του κυρίως κατόπτρου του τηλεσκοπίου. Credits: NASA

Οι εικόνες που μέχρι σήμερα έχει προσφέρει, σε όλο το φάσμα συχνοτήτων που παρατηρεί, έχουν προάγει την Αστροφυσική, ανοίγοντας νέους δρόμους στην έρευνα του διαστήματος. Κάποιες από τις πολύ εντυπωσιακές του παρατηρήσεις είναι και οι ακόλουθες:

Το 1994 παρατηρεί λεπτομερώς τον κομήτη Shoemaker–Levy 9 καθώς εκείνος προσκρούει στον πλανήτη Δία. Από τις παρατηρήσεις του γαλαξία M87 μας παρέχει ενδείξεις ύπαρξης υπερμαζικών μελανών οπών στο κέντρο των γαλαξιών. Λαμβάνει την διάσημη πλέον φωτογραφία του νεφελώματος του Αετού (1995), όπου σκόνη και αέρια δημιουργούν δομές που έχουν χαρακτηριστεί ως Πυλώνες της Δημιουργίας (Pillars of Creation), καθώς πρόκειται για περιοχές όπου γεννώνται νέοι αστέρες.

Εικόνα (2): Στο νεφέλωμα του Αετού (Eagle Nebula) σε απόσταση 7.000 ετών φωτός, σκόνη και αέρια δημιουργούν τις δομές που φαίνονται στην απεικόνιση και έχουν τη μορφή προβοσκίδας ελέφαντα (Elephant Trunk). Τις δομές αυτές αερίων τις αποκαλούμε και Πυλώνες της Δημιουργίας (Pillars of Creation), καθώς πρόκειται για περιοχές όπου γεννώνται νέοι αστέρες. Ο αριστερός πυλώνας είχε μήκος τεσσάρων ετών φωτός. Οι δε προεξοχές των πυλώνων που μοιάζουν με δάχτυλα ξεπερνούν σε μέγεθος αυτό του Ηλιακού μας συστήματος! Η συγκεκριμένη φωτογραφία λήφθηκε την 1η Απριλίου του 1995 από το διαστημικό τηλεσκόπιο Χαμπλ και αποτελεί σύνθεση 32 διαφορετικών εικόνων που τραβήχθηκαν από τέσσερις διαφορετικές κάμερές του. Πρόκειται για μια από τις εντυπωσιακότερες φωτογραφίες που μας έχει προσφέρει στα 30 χρόνια λειτουργίας του.

Το 2002 ανακαλύπτει στην ζώνη του Kuiper, στα πέρατα του ηλιακού μας συστήματος, ένα αντικείμενο το οποίο είναι μεγαλύτερο από τον Πλούτωνα. Αυτή η ανακάλυψη οδηγεί στην διαμάχη αν ο Πλούτωνας θα πρέπει να χαρακτηρίζεται πλέον ως πλανήτης. Η πρώτη φωτογράφιση βαθέως πεδίου που λαμβάνει, επιτρέπει στους αστρονόμους να μελετούν γαλαξίες κατά τα πρώτα στάδια δημιουργίας του σύμπαντος (1996). Το 2005 καταγράφει δυο άγνωστους ως τότε δορυφόρους του Πλούτωνα και δείχνει ότι ο νάνος πλανήτης Έριδα (Eris) είναι μεγαλύτερος του Πλούτωνα. Ο 3D χάρτης που κατασκευάζεται με εικόνες του Hubble, δείχνει την κατανομή της σκοτεινής ύλης στο σύμπαν. Φωτογραφίζει τον εξωπλανήτη Formalhaut b (2008) και είναι η πρώτη φορά όπου ένας εξωπλανήτης απεικονίζεται στο οπτικό εύρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Βρίσκει οργανικά μόρια σε εξωπλανήτη. Φωτογραφίζει για πρώτη φορά το αποτέλεσμα της σύγκρουσης δυο αστεροειδών.

Λαμβάνει φωτογραφίες επτά γαλαξιών, σε έναν μακρινό πληθυσμό που δημιουργήθηκε πάνω από 13 δισεκατομμύρια χρόνια πριν (2012). Η εικόνα των γαλαξιών που έλαβε αντιστοιχεί στην εικόνα που είχαν όταν το σύμπαν είχε λιγότερο από το 4% της σημερινής του ηλικίας.

Ανακαλύπτει εκτόξευση υδρατμών από την επιφάνεια του δορυφόρου του Δία, Ευρώπη (2013). To Hubble γίνεται το πρώτο τηλεσκόπιο που παρατηρεί έναν αστεροειδή να διασπάται σε πολλαπλά κομμάτια, εντός της ζώνης των αστεροειδών (2014). Το 2017 παρατηρεί για πρώτη φορά την πηγή ενός βαρυτικού κύματος, που δημιουργήθηκε από την συγχώνευση δύο αστέρων νετρονίων.

Τον Οκτώβριο του 2020 μας έδωσε μια σειρά εντυπωσιακών εικόνων από υπερκαινοφανή αστέρα, που βρίσκεται στον σπειροειδή Γαλαξία NGC 2525, σε απόσταση 70 εκατομμυρίων ετών φωτός όταν η λαμπρότητά του άρχισε να φθίνει. Η σημαντικότητα της παρατήρησης έγκειται στο γεγονός ότι η μελέτη των υπερκαινοφανών αστέρων οδηγεί τους αστρονόμους στον υπολογισμό της απόστασης των γαλαξιών στους οποίους ανήκουν. Η συγκεκριμένη παρατήρηση εντάσσεται στην έρευνα που αφορά την μέτρηση του ρυθμού διαστολής του σύμπαντος και οδηγεί στην κατανόηση θεμελιωδών ερωτημάτων που αφορούν τη φύση του Σύμπαντος.

Εικόνα (3): Δύο εντυπωσιακά νεφελώματα, όπως τα απεικόνισε το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble. Στο γιγάντιο κόκκινο νεφέλωμα NGC 2014 παρατηρούμε ροές από πολύχρωμα ιριδίζοντα αέρια και σκόνη, καθώς και πλήθος νεογέννητων αστέρων στην περιοχή. Αριστερά του, βρίσκεται το νεφέλωμα NGC 2020, το οποίο ονομάζεται και “Κοσμικός Ύφαλος” (Cosmic Reef) λόγω του γαλάζιου δακτυλίου αερίου, που εκτοξεύθηκε από ένα μαζικό, υπέρπυκνο αστέρι στο κέντρο του, 200.000 φορές λαμπρότερο του Ήλιου μας! Τα νεφελώματα βρίσκονται στο Μεγάλο Μαγγελανικό Νέφος, έναν γαλαξία δορυφόρο του δικού μας (Milky Way) σε απόσταση 163.000 ετών φωτός. https://spacetelescope.org/news/heic2007/

Το Hubble Space Telescope θα παραμείνει σε λειτουργία για αρκετά χρόνια ακόμα με σκοπό την παρατήρηση εξωπλανητών, γαλαξιών, και άλλων ουρανίων αντικειμένων. Θα συνεργαστεί με τον διάδοχό του, το James Web telescope (https://www.jwst.nasa.gov)  το οποίο θα είναι το επόμενο και ισχυρότερο τηλεσκόπιο που θα εκτοξευθεί και θα τεθεί σε τροχιά το 2021.

Εικόνα (4): Στον ραβδωτό σπειροειδή γαλαξία NGC 1672, φαίνονται σμήνη από νεαρά θερμά, μπλε, αστέρια κατά μήκος των σπειρών του, καθώς και νέφη υδρογόνου που ακτινοβολούν στο κόκκινο. Credit: NASA, ESA.

Για τον εορτασμό των 30 ετών λειτουργίας τουHubble, η ESA επέλεξε 30 εκπαιδευτικούς οργανισμούς και ινστιτούτα από όλη την Ευρώπη οι οποίοι έλαβαν επετειακές εκτυπώσεις εικόνων υψηλής ανάλυσης, από αστρονομικά αντικείμενα που το διαστημικό τηλεσκόπιο έχει παρατηρήσει. Το Ινστιτούτο Αστρονομίας, Αστροφυσικής, Διαστημικών Εφαρμογών και Τηλεπισκόπισης του ΕΑΑ, αποτελεί έναν από τους ευρωπαϊκούς φορείς που συμμετείχαν στην επέτειο, μέσω του Κέντρου Επισκεπτών Θησείου. https://www.spacetelescope.org/announcements/ann2001/

Εικόνα (5): Ο χάρτης των χωρών την Ευρώπης από τις οποίες εκπαιδευτικοί φορείς και ινστιτούτα συμμετείχαν στις εκδηλώσεις για την επέτειο των 30 ετών λειτουργίας του Hubble.

Στην ιστοσελίδα https://spacetelescope.org μπορείτε να λαμβάνετε όλες τις πληροφορίες και ανακοινώσεις σχετικά με την δράση του τηλεσκοπίου, καθώς και να απολαύσετε μια συλλογή με τις κορυφαίες 100 φωτογραφίες αστρονομικών αντικειμένων που το Hubble έχει λάβει.