Космический телескоп «Хаббл» изменил наше понимание Вселенной, а её вид с орбиты, вызвал поток космических открытий, навсегда изменивших астрономию. От исследований темной материи до поисков определения возраста Вселенной — «Хаббл» помог ответить на некоторые из самых важных астрономических вопросов нашего времени и раскрыл загадки, о существовании которых мы даже не подозревали. На протяжении всей истории человечество никогда не смотрело на Вселенную с большей ясностью и сосредоточенностью.

Зачем отправлять телескоп в космос?

«Хаббл» был разработан как обсерватория общего назначения, предназначенная для исследования Вселенной в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах волн. На сегодняшний день телескоп изучил более 40 000 космических объектов, предоставив виды, которые астрономы не смогли запечатлеть с Земли.

Помимо того, что земная атмосфера полностью блокирует свет определенных длин волн, она состоит из движущихся воздушных карманов, которые вызывают мерцающие звезды на ночном небе. Это движение размывает изображения, снятые телескопами на земле. «Хаббл» был выведен на орбиту над атмосферой, чтобы избежать этих эффектов.

NGC 3147 — спиральная галактика в 130 млн световых лет от Земли. Четкое видение космоса Хабблом позволяет ему запечатлеть такие детали, как скопления молодых голубых звезд, розоватые туманности и полосы пыли, видимые в изящных извилистых рукавах галактики. Источники: NASANASA, ESA, S. Bianchi (Università degli Studi Roma Tre University), A. Laor (Technion-Israel Institute of Technology) и M. Chiaberge (ESA, STScI и JHU)

Хотя зеркало «Хаббла» намного меньше, чем в крупнейших наземных обсерваториях, уникальное положение телескопа над атмосферой Земли придает ему невероятную четкость. Когда телескоп вращается вокруг Земли, его зеркало собирает свет из космоса, собирая изображения и данные. Для некоторых из самых глубоких изображений «Хаббла» телескоп несколько дней смотрел в одну и ту же точку неба, пытаясь уловить как можно больше тусклого свечения далекой Вселенной.

Космические открытия

Когда был запущен телескоп «Хаббл», было известно, что возраст Вселенной составлял 10-20 млрд лет. Изучив определенный класс звезд, который можно использовать для определения расстояния, «Хаббл» смог помочь сузить эту широкую цифру до примерно 13,8 млрд лет, числа, которое теперь используется для понимания временной шкалы и развития звезд, галактик и многого другого.

RS Puppis — это переменная звезда-цефеида, которая со временем ритмично ярче и темнеет предсказуемым образом. Используя известную яркость переменных цефеид, астрономы могут определять расстояния до этих звезд. Источники: НАСА, ЕКА и группа «Наследие Хаббла» (STScI / AURA) Сотрудничество «Хаббла» и Европы

«Хаббл» обнаружил сверхмассивные черные дыры, скрывающиеся в сердцах галактик, и помог нанести на карту присутствие неуловимой темной материи вокруг скоплений галактик. Но одним из самых странных открытий стало открытие того, что расширение Вселенной ускоряется из-за присутствия все еще неопознанной и ранее неизвестной «темной энергии». Благодаря своей способности доставлять на Землю первозданные изображения Вселенной, «Хаббл» часто показывал человечеству, сколько ему еще предстоит узнать о космосе.

Машина времени «Хаббла»

Космос настолько огромен, что даже свету требуется немало времени, чтобы путешествовать по огромному пространству между объектами. Свету Луны Земли требуется около 1,3 световых секунд, чтобы достичь нас, поэтому, когда мы смотрим на Луну в небе, мы видим ее такой, какой она появилась 1,3 секунды назад.

Поле Hubble Extreme Deep Field содержит 5 500 галактик, включая некоторые из них, возраст которых составляет 13,2 млрд лет. Авторы: НАСА, Европейское космическое агентство, Г. Иллингворт, Д. Маги и П. Оеш (Калифорнийский университет, Санта-Крус), Р. Боувенс (Лейденский университет) и команда HUDF09.

Свет самых далеких космических объектов начал путешествовать в космосе миллиарды лет назад. Когда он наконец прибывает в наш уголок вселенной, он показывает нам вселенную такой, какой она была в далеком прошлом. Улавливая слабый свет ранней Вселенной, «Хаббл» может видеть галактики такими, какими они были миллиарды лет назад, показывая нам, как они развивались и эволюционировали с течением времени.

Мы не можем наблюдать, как меняются галактики или звезды — они развиваются во времени миллиарды лет. Но, рассматривая их на разных этапах своего существования, «Хаббл» помог продемонстрировать, как галактики изменяются и растут в результате взаимодействий и столкновений. Он дал нам снимки звезд на разных этапах звездной жизни и показал, как они сливаются и воспламеняются в облаках газа и пыли, выдыхают внешние слои в виде туманностей и взрываются как сверхновые.

Планеты Солнечной системы

«Хаббл» использовался для исследования всего: от погоды на планетах в нашей солнечной системе до рождения планет вокруг других звезд. Он исследовал состав атмосфер этих внесолнечных планет или экзопланет и, возможно, получил одно из первых изображений такой планеты в видимом свете.

На этом снимке Юпитера, полученном телескопом «Хаббл» , видно Большое красное пятно на газовой гигантской планете — огромная буря, бушующая в атмосфере планеты. Авторы: НАСА, ЕКА, А. Саймон (Центр космических полетов Годдарда) и М. Х. Вонг (Калифорнийский университет, Беркли).

«Хаббл» стал важным свидетелем событий в нашей солнечной системе — он наблюдал столкновения комет и астероидов с Юпитером, штормы и полярные сияния на соседних планетах, распадающиеся астероиды и проходящие мимо кометы. Наш космический «задний двор» по-прежнему преподносит много сюрпризов: «Хаббл» первым обнаружил кольца и луны вокруг Урана и луны вокруг Плутона. Благодаря «Хабблу» мы намного лучше понимаем, как на самом деле выглядит наша Солнечная система и как она работает.

Как открытия «Хаббла» повлияли на человечество?

В 1609 году наблюдения итальянского ученого Галилео Галилея окончательно показали, что существуют небесные тела (луны Юпитера), которые не вращаются вокруг Земли. Это революционное открытие навсегда изменившую наше представление о Вселенной с центром в центре Земли.

Новая революция в астрономии

Почти четыре столетия спустя запуск космического телескопа НАСА «Хаббл» на борту космического корабля «Дискавери» в 1990 году положил начало новой революции в астрономии. Созданный в результате партнерства космической программы США и Европейского космического агентства, «Хаббл» вращается на высоте 547 км над поверхностью Земли. Эта выгодная точка позволяет «Хабблу» наблюдать за астрономическими объектами и явлениями более последовательно и с большей детализацией, чем это обычно возможно с наземных обсерваторий. За 30 лет наблюдения «Хаббла» сыграли ключевую роль в обнаружении и характеристике таинственной темной энергии, которая кажется, пронизывает все пространство во Вселенной. Подобные результаты изменили наше фундаментальное понимание космоса.

Все коммуникации с «Хабблом» происходят в Операционной комнате Миссии, где инженеры передают еженедельные планы наблюдений, следят за состоянием и безопасностью «Хаббла» и устраняют любые возникающие аномалии.

Фото: НАСА

Влияние на научное сообщество

На протяжении третьего десятилетия эксплуатации «Хаббл» по-прежнему чрезвычайно продуктивен. Орбитальный телескоп провел более миллиона наблюдений и предоставил данные, которые астрономы использовали для написания более 17 000 рецензируемых научных публикаций по широкому кругу тем — от формирования планет до гигантских черных дыр. Эти документы упоминались в других публикациях примерно 900 000 раз, и это общее количество увеличивается в среднем на 150 в день. В каждый нынешний учебник по астрономии включены материалы обсерватории. Сегодняшние студенты колледжей не знали в своей жизни того времени, когда астрономы не делали активных открытий с помощью данных «Хаббла».

Популяризация астрономии

Открытия «Хаббла» и памятные фотографии также возродили интерес публики к астрономии. Наряду с изображениями телескопа и астронавтов, которые запускали и обслуживали его во время шести миссий космических челноков, некоторые памятные научные изображения стали культурными иконами. Они регулярно появляются на обложках книг, музыкальных альбомах, одежде, телешоу, фильмах и даже на церковных витражах.

Одно из самых известных изображений телескопа «Хаббл» — это часть туманности Орла (M16). Названный «Столпы творения», он показывает три огромных столба холодного газа, освещенных светом скопления молодых звезд с сильными звездными ветрами, расположенных вне поля зрения выше. В кончиках пальцевидных выступов наверху колонн заключены плотные газообразные глобулы, внутри которых рождаются звезды. Высота самой большой из трех колонн составляет около четырех световых лет.

Фото: NASA / ESA / STScI / Государственный университет Аризоны

Наука будущего

Благодаря уникальной конструкции, которая позволяла обслуживать его на орбите астронавтами, «Хаббл» периодически ремонтировался и обновлялся с использованием передовых инструментов. Сейчас, на пике своих возможностей, «Хаббл» продолжает расширять границы наших космических знаний. С историей беспрецедентных открытий за этим стоит еще больше тайн, которые предстоит разгадать, и еще впереди нас ждут новые откровения — каждое из которых немного больше открывает нам глаза на чудеса, существующие в ближних и дальних уголках Вселенной, принесенные нам телескоп, позволяющий увидеть человечество за пределами Земли.

Подарок к тридцатилетию «Хаббла»

Недавно НАСА выпустило десятки недавно обработанных снимков телескопа «Хаббла», на которых изображены 30 ослепительных галактик, сверкающие звездные скопления и эфирные туманности. Примечательно, что эти 30 небесных объектов видны в телескопы на заднем дворе. Некоторые из них также можно увидеть в бинокль или даже невооруженным глазом. Но, разумеется, «Хабблу» видно их гораздо лучше.

На этом снимке телескопа запечатлено шаровое звездное скопление Колдуэлл 78 (или NGC 6541) примерно в 22 000 световых лет от Земли. Скопление достаточно яркое, чтобы астрономы на заднем дворе в Южном полушарии могли легко заметить его в бинокль.

Источники: НАСА, Европейское космическое агентство и Дж. Пиотто (Университет Падуи); Обработка: Глэдис Кобер

Все эти небесные объекты принадлежат коллекции, известной астрономам-любителям как каталог Колдуэлла. Каталог, составленный британским астрономом-любителем и научным коммуникатором сэром Патриком Колдуэлл-Муром, был опубликован журналом Sky & Telescope 25 лет назад, в декабре 1995 года. Он был вдохновлен каталогом Мессье, собранный французским охотником за кометами Шарлем Мессье, который включает 110 относительно ярких, но нечетких объектов в небе Северного полушария, которые можно случайно принять за кометы. В каталоге Колдуэлла выделено 109 галактик, звездных скоплений и туманностей, которые не включены в каталог Мессье, но также достаточно яркие, чтобы их могли увидеть астрономы-любители. Кроме того, объекты Колдуэлла разделены между небесами северного и южного полушария, обеспечивая интересные цели для астрономов-любителей по всему миру.

Сегодня у «Хаббла» есть две основные камеры для съемки космоса. Названные Advanced Camera for Surveys (ACS) и Wide Field Camera 3 (WFC3), они работают вместе, чтобы обеспечить превосходное изображение широкого поля в широком диапазоне длин волн. Наблюдения телескопа в видимом свете позволяют нам видеть космические объекты в тех длинах волн света, которые мы видим собственными глазами, но с гораздо большим уровнем детализации. Инфракрасные наблюдения расширяют наше зрение, обнаруживая свет с меньшей энергией, чем могут видеть наши глаза, и заглядывая сквозь пелену пыли, чтобы отобразить некоторые из самых слабых и далеких объектов, которые когда-либо были обнаружены. Ультрафиолетовое зрение «Хаббла» расширяет обзор в противоположном направлении, открывая окно в развивающуюся Вселенную и позволяя нам увидеть некоторые из наиболее жестоких событий в космосе.

В то время как «Хаббл» предоставляет изображения с мельчайшими деталями, объекты Колдуэлла можно наблюдать с помощью скромных наземных телескопов, хотя некоторые из них представляют собой более сложные цели, чем другие. В каталоге есть много объектов глубокого космоса, достаточно ярких, чтобы их можно было увидеть в бинокль, и некоторых, которые видны невооруженным глазом. Независимо от инструмента наблюдения, объекты Колдуэлл богаты историей, полны науки и интересны для наблюдения.

Эта недавно выпущенная коллекция из более чем 50 изображений «Хаббла» включает 30 объектов в каталоге Колдуэлла. Эти изображения были получены «Хабблом» на протяжении всей его карьеры и использовались для научных исследований или инженерных испытаний, но НАСА не полностью обработало изображения для публичного выпуска до сих пор.