Dla ludzkich oczu nocne niebo jest konfetti gwiazd. Potężne teleskopy pokazują nam odległe planety i odległe galaktyki, których nasze maleńkie siatkówki nie widzą. Ale nawet Kosmiczny Teleskop Hubble'a nie może ujawnić wszystkiego, co jest na zewnątrz. Wiele obiektów - na przykład musujące gwiazdy zwane brązowymi karłami - jest zbyt chłodnych, aby emitować światło widzialne, które reprezentuje tylko niewielki fragment spektrum elektromagnetycznego. Emitują one jednak energię w niewidzialnej formie: dłuższe fale zwane promieniowaniem podczerwonym. Niesamowicie gorące obiekty, takie jak masywne wybuchające gwiazdy zwane supernowymi, wydzielają znaczną część swojej energii na krótszych długościach fal, które są również niewidoczne: promienie gamma i promieniowanie rentgenowskie.
powiązana zawartość
- Dalekowidzenia
- Ostatni huragan Hubble'a
Na szczęście inne teleskopy przekształcają te okulary w obrazy, które możemy zrozumieć. W latach 90. i na początku 2000 r. NASA uruchomiła kosmiczne teleskopy zwane Wielkimi Obserwatoriami. Pierwszy i najbardziej znany Hubble specjalizuje się w świetle widzialnym. Mniej znane, ale równie ważne instrumenty skupiają się na różnych długościach fal.
„Celem było posiadanie dużego teleskopu w każdej części spektrum elektromagnetycznego”, mówi Giovanni Fazio, astrofizyk z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. „Kiedy patrzysz na wszechświat o różnych długościach fal, masz zupełnie inny obraz. Wszystkie są puzzlami. ”
Po uruchomieniu Hubble'a w 1990 r. Nastąpił Compton (1991), który obserwował promienie gamma, Chandra (1999), który bada promieniowanie rentgenowskie, i Spitzer (2003), teleskop na podczerwień. Compton spadł na Ziemię w 2000 roku, rozpadając się w atmosferze i rozpryskując się zgodnie z planem na Oceanie Spokojnym. (Kolejny teleskop kosmiczny, Fermi, zastąpił go w 2008 r.) Ale Spitzer i Chandra wciąż są na dobrej drodze i biegają, odkrywając sekrety wszechświata i przekraczając nadzieje ludzi, którzy pomogli je stworzyć.
Zdjęcia teleskopów mrugających nowonarodzonych gwiazd i żarłocznych czarnych dziur składają się z fałszywych kolorów, które naukowcy przypisują różnym długościom fal wykrywanych przez teleskopy. Oprócz tego, że są obciążone danymi, obrazy te są po prostu cudowne do zobaczenia. Niektóre pulsują różowym flamingiem, indygo i szafranem, a niektóre są niemal psychodeliczne - kwitnąca galaktyka zdaje się oddychać ogniem - podczas gdy inni przypominają delikatne naturalne formy: pajęczyny, szron szyby, kłęby dymu. Niektóre mają niemal spektralną jakość, szczególnie „Ręka Boga”, portret młodego pulsara Chandra, w którym widmowo niebieskie palce pieszczą niebiosa.
Większość teleskopów satelitarnych, w tym Hubble, okrąża Ziemię, ale Spitzer obraca się wokół Słońca, podążając za Ziemią na swojej orbicie. W ten sposób Spitzer nie tylko unika ziemskiej atmosfery, która zasłaniałaby widok teleskopu, ale także unika ciepła z Ziemi i Księżyca. Zapas ciekłego helu początkowo schładzał instrument prawie do zera absolutnego - lub minus 459 stopni Fahrenheita, najniższej możliwej temperatury - aby promieniowanie własne teleskopu nie zakłócało jego odczytów.
Spitzer patrzy na chłodniejsze części wszechświata. Podczerwień wiąże się z temperaturami od minus 450 do plus 6000 stopni, a podczas gdy 6000 stopni może nie brzmieć zimno, astronomowie są przyzwyczajeni do rejestrowania ciał w milionach stopni.
Teleskop wykrył promieniowanie z podobnych do Jowisza egzoplanet na ciasnych orbitach wokół innych gwiazd, i zlokalizował brązowe karły, które - jeśli utrzymują własne mini układy słoneczne, jak podejrzewają niektórzy naukowcy - mogą być idealnymi miejscami postoju dla życia. Spitzer może również zajrzeć przez duszący pył w ramionach spiralnych odległych galaktyk, aby zobaczyć, gdzie rodzą się gwiazdy. Te obserwacje mogą dać wgląd w to, jak powstał nasz własny układ słoneczny.
Najbardziej zadziwiającą mocą teleskopu może być zdolność widzenia wszechświata w powijakach. Patrzenie w przestrzeń kosmiczną jest tym samym, co patrzenie w przeszłość, wyjaśnia Fazio, który zaprojektował część Spitzera. W miarę rozszerzania się wszechświata liczącego 13, 7 miliarda lat, światło widzialne rozciąga się na długości fal podczerwonych, zjawisko znane jako przesunięcie ku czerwieni. Koncentrując się na świetle podczerwonym, naukowcy Spitzera początkowo mieli nadzieję ujrzeć wszechświat, który miał zaledwie dwa miliardy lat - ale cofnęli się znacznie w czasie. „Teraz byliśmy w stanie spojrzeć wstecz na 700 milionów lat”, powiedział Fazio lub około 13 miliardów lat temu. Obserwacje Spitzera sugerują, że galaktyki już zaczęły się formować, gdy wszechświat miał zaledwie 400 milionów do 500 milionów lat, znacznie wcześniej niż wcześniej teoretycznie.
Chandra, teleskop rentgenowski, porusza się po eliptycznej orbicie wokół Ziemi, latając 200 razy wyżej niż Hubble. Chandra specjalizuje się w gwałtownych zjawiskach, takich jak rozbłyski strzelające z młodych gwiazd i wybuchy supernowych. „Chcielibyśmy wiedzieć, co działo się wewnątrz gwiazdy tuż przed jej wysadzeniem, jakie są szczegóły samej eksplozji i co dzieje się po wybuchu, ” mówi Harvey Tananbaum, dyrektor Chandra X- Smithsonian Astrophysical Observatory ray Center.
Chandra bada także obiekty o ekstremalnych polach grawitacyjnych lub magnetycznych, takie jak gwiazdy neutronowe i czarne dziury. Niektórzy naukowcy oczekują, że Chandra będzie odgrywać kluczową rolę w badaniu mało rozumianej ciemnej materii i ciemnej energii, tajemniczych sił, które stanowią większość materiału we wszechświecie. Ale teleskop ujawnił również nowe rzeczy na temat bardziej znanych widoków: okazuje się, że pierścienie Saturna błyszczą promieniami rentgenowskimi.
Czasami astronomowie wytwarzają obrazy na podstawie danych ze wszystkich trzech teleskopów. W 2009 roku trio wygenerowało oszałamiający, złożony widok rdzenia Drogi Mlecznej. Hubble pokazał niezliczone gwiazdy, Spitzer uchwycił chmury pyłu promienistego, a Chandra śledziła emisje rentgenowskie z materiału w pobliżu czarnej dziury.
Teleskopy nie mogą trwać wiecznie. W zeszłym roku Spitzerowi skończyło się chłodziwo, chociaż niektóre części są jeszcze wystarczająco zimne, aby funkcjonować, a teleskop zaczął dryfować z Ziemi. „Smutno będzie, gdy to się skończy” - mówi Fazio. „To była główna część mojego życia przez ostatnie 25 lat. Ale nadal wydobywamy dane i znajdujemy nowe rzeczy. ”W 2015 r. Webb, nowy teleskop na podczerwień o zdolności do gromadzenia ponad 58 razy więcej światła niż Spitzer, ma odebrać tam, gdzie kończy się Spitzer.
Chandra nadal funkcjonuje dobrze, a naukowcy oczekują, że instrument będzie działał przez co najmniej kolejną dekadę. W końcu, być może za sto lat, zużyty teleskop prawdopodobnie poślizgnie się zbyt blisko Ziemi i spali w atmosferze. Ale do tego czasu mamy o wiele więcej świetlistych obrazów.
Abigail Tucker jest pisarzką Smithsonian .
Obserwatorium rentgenowskie Chandra pokazało gaz podgrzany przez wybuchy i czarną dziurę. (NASA / CXC / UMass / D. Wand i in.) 
Centrum naszej galaktyki Drogi Mlecznej jest jeszcze bardziej zapierające dech w piersiach, gdy jest postrzegane jako kompozyt złożony z danych z trzech instrumentów kosmicznych wrażliwych na różne długości fal. (NASA / CXC / UMass / D. Wand i in.) 
Kosmiczny Teleskop Spitzer zebrał światło podczerwone i wykrył obłoki pyłu. (NASA / JPL-Caltech / SSC / S. Stolovy) 
Kosmiczny Teleskop Hubble'a dostrojony do bliskiej podczerwieni ujawnił aktywne obszary formowania się gwiazd. (NASA / ESA / STScl / D. Wang i in.) 
Od prawie 12 lat teleskop kosmiczny Chandra obserwuje sygnatury rentgenowskie obiektów o wysokiej energii. Mgławica „Ręka Boga”, o długości 150 lat świetlnych, jest tworzona przez gorący gaz wyrzucany z pulsara lub szybko wirującej gwiazdy neutronowej. (NASA / CXC / SAO / P. Slane, i in.) 
Galaktyka spiralna NGC 4258 ma dwa widmowe, niebieskie ramiona zawierające gazy podgrzane przez gwałtowne fale uderzeniowe, produkt cząstek wyrzuconych z czarnej dziury. (NASA / CXC / University of Maryland / AS Wilson i in.) 
Chandra wyróżnia się w rejestrowaniu chaosu. Obiekt astronomiczny o nazwie Cas A, w gwiazdozbiorze Kasjopei, jest podmuchem szczątków rozprzestrzeniających się z prędkością milionów mil na godzinę; został wystrzelony z supernowej, która stała się widoczna na Ziemi zaledwie około 300 lat temu. (NASA / CXC / MIT / UMass Amherst MD Stage i in.) 
Mgławica M17, najjaśniejsza część powyższego obrazu, została udokumentowana przez astronoma Charlesa Messiera w 1764 roku. Teleskop Spitzer, skupiający się na promieniowaniu podczerwonym emitowanym przez gorący pył, jest w stanie zobaczyć struktury związane z mgławicą. (NASA / JPL-Caltech / M. Povich (Penn State University)) 
Na podstawie obrazu widocznego po lewej astronomowie sądzą, że gwiazda BP Psc kanibalizowała inną gwiazdę lub planetę, gdy skończyło jej się paliwo, przedłużając fazę czerwonego olbrzyma (jak pokazano na ilustracji po prawej). (NASA / CXC / RIT / J. Kastner i in., Optical (UCO / Lick / STScl / M. Perrin i in.); Ilustracja: NASA / CXC / M. Weiss) 
Eksplozja wytworzyła Mgławicę Kraba, spektakularną strukturę, którą naukowcy wciąż próbują zrozumieć przy pomocy teleskopów Chandra i Spitzer. (NASA / CXC / SAO / F.Seward; Optyczne: NASA / ESA / ASU / J.Hester & A.Loll; Podczerwień: NASA / JPL-Caltech / Univ. Minn. / R.Gehrz) 
Region RCW 49, w którym znajduje się ponad 2200 gwiazd, to ciemny i zakurzony obszar. To zdjęcie zostało zrobione przy dwóch różnych długościach fali w celu podkreślenia podgrzanych świecących gazów. (NASA / JPL-Caltech / E. Churchwell (University of Wisconsin - Madison)) 
Patrząc na niebo w podczerwieni, teleskop Spitzer może zajrzeć przez spiralne ramiona odległych galaktyk, aby zobaczyć, gdzie rodzą się gwiazdy. (NASA / JPL-Caltech) 
Promienie rentgenowskie z Chandra ujawniają, że gromada otaczająca galaktykę M87 jest wypełniona gorącym gazem. (NASA / CXC / KIPAC / N. Werner, E. Million i in.) 
Położony w odległości około 11 000 lat świetlnych w gwiazdozbiorze Strzelca, „wąż” (u góry po lewej) jest w rzeczywistości gęstą chmurą wystarczająco dużą, by pochłonąć dziesiątki układów słonecznych. (NASA / JPL-Caltech / S. Carey (SSC / Caltech)) 
To zdjęcie wykonane przez teleskop Spitzer uchwyciło ten region zwany W5 (6500 lat świetlnych stąd), gdzie można zobaczyć wszystkie etapy tworzenia gwiazd. (NASA / JPL-Caltech / L. Allen i X. Koenig (Harvard-Smithsonian CfA)) 
Mgławica Orion jest kolejnym punktem zapalnym tworzenia gwiazd; gromada trapezowa, jasne punkty w środku po prawej, są najgorętszymi gwiazdami w regionie. (NASA / JPL-Caltech / J. Stauffer (SSC / Caltech))
