Hubble teleskopu 27 yıldır ne yaptı? (açık)
Derleme: Deve
Yorumcu: Dağ Tapınağının Küçük Acemi Keşiş
24 Nisan, Çin Uzay Günü. Bu günün Çin Uzay Günü olarak seçilmesinin nedeni, 24 Nisan 1970'te Çin'in ilk yapay yeryüzü uydusu "Dongfanghong No. 1" i başarıyla fırlatmasıdır.
Şekil 0: Hubble Uzay Teleskobu. Uzay mekiği Atlantis ayrılırken çekilmişti.
Yirmi yıl sonra, 24 Nisan 1990'da, o zamandan beri yeni bir astronomi çağı açan bir teleskop - Hubble Uzay Teleskobu, Uzay Mekiği Gezgini ile havalandı; tam olarak 27 yıl önce. Bu yıl, Hubble Teleskobunun uzayda 27. doğum gününü kutlamak için NASA, her zamanki gibi bir anma töreni olarak bir fotoğraf tanıttı.
Bu yılki doğum günü fotoğrafı, aynı resimde iki sarmal gökadanın (NGC4302 ve NGC4298) bulunduğu bir fotoğraf. Her iki gökada da görünüş olarak Samanyolu'na benziyor, biri yan tarafta, diğeri 70'de bize bakıyor. Bize bir derecelik açıyla bakıyor. Bu, Samanyolu'nun hem önden hem de yandan görünüşlerini tek bir resimde görebilmemizi sağlıyor.
Şekil 1: Optik ve yakın kızılötesi bantlarda Hubble Teleskobu tarafından alınan NGC4302 (solda) ve NGC4298 (sağda) görüntüleri.
Ancak şunu sormak bile isteyebiliriz: Hubble 27 yıldır cennette, ne yaptı?
Şekil 2: Hubbleın en temsili görüntülerinden biri Kartal Bulutsusu'nun (M16) bu bölümüdür.
1. Evren bizden uzaklaşıyor
Evrenimiz genişliyor. Yaklaşık bir asır önce Edwin Hubble, evrenimizin genişleme oranını ölçtü (H = v / d, burada v galaksinin gerilediği hız ve d galaksi ile bizim aramızdaki mesafedir). Bu değere, evrenin yaşını, büyüklüğünü ve hatta kaderini hesaplayabileceğimiz Hubble sabiti diyoruz. Ancak Hubble teleskopu uzaya fırlatılmadan önce Hubble sabitinin ölçüm sonucu çok yanlıştı ve ondan hesapladığımız evrenin yaşı yalnızca 10 milyar ila 20 milyar aralığıyla sınırlı olabilirdi.
Şekil 3: Gökbilimciler galaksinin mesafesini ölçmek için Cepheid değişken yıldızlarını kullanır. Resimdeki ok, Hubble tarafından gözlemlenen Andromeda Gökadasında bir Cepheid değişken yıldızına işaret etmektedir.
Şekil 4: Bazı süpernovaların karakteristik maksimum parlaklığı, Dünya'dan mesafelerini ölçmek için kullanılabilir. Gök cisimlerinin mesafesini ölçme doğruluğunu artırmak, gökbilimcilerin evrenin genişleme oranını daha iyi hesaplamasına olanak sağlayabilir. Resimde yer alan görüntüler Hubble Teleskobu tarafından sırasıyla 1995 ve 2002 yıllarında aynı gökyüzü alanında çekilmiş, ok bu dönemde ortaya çıkan bir süpernovayı işaret ediyor.
Gökbilimciler tarafından Hubble teleskop verilerini kullanarak hesaplanan Hubble katsayısı, evrenin yaşını yaklaşık 13,8 milyar yıl ile sınırlayabilir ve doğruluğunun çok geliştiği söylenebilir.
Bununla birlikte, buna ek olarak, gökbilimciler Hubble'ın gözlemlerinden, evrenin sadece genişlemekte değil, aynı zamanda hızlandığını da keşfettiklerinde şaşırıyorlar - bu keşif 2011'de Nobel Fizik Ödülü'nü kazandı. .
Şekil 5: Evrenin hızlandırılmış genişlemesi. Zaman çizelgesi aşağıdan yukarıya doğrudur.
Bilim adamları, evrenin bu hızlanan genişlemesinin, tüm evrene nüfuz eden sözde "karanlık enerji" den kaynaklanabileceğine inanıyor. Mevcut tahminlere göre, karanlık enerji tüm evrenin enerjisinin yaklaşık% 68'ini oluşturuyor (diğer% 28 karanlık maddedir ve sadece% 4 görebildiğimiz yıldızlar, gezegenler veya gazlar gibi maddedir) ve evren üzerinde negatif bir baskıya sahiptir. , Evreni hızla genişlemeye itiyor. Ne yazık ki, karanlık maddenin varlığını mevcut teknoloji ile doğrudan ölçmek zordur.
Şekil 6: Evrendeki karanlık enerji, karanlık madde ve parlak maddenin (şimdi görebildiğimiz her şey) oranı.
2. Galaksinin büyümesini kaydedin
Tıpkı çocukların büyümesini kaydetmek için bir fotoğraf albümü kullandığımız gibi, gökbilimciler de Hubble'ı farklı kozmolojik zamanlarda galaksileri "fotoğraflamak" ve evrendeki galaksilerin büyümesini kaydetmek için kullanıyorlar.
Geçmişte evrenin neye benzediğini nasıl bilebiliriz? Bunun temel nedeni basit bir matematiksel ilişkidir: Hubble derin gökyüzüne ne kadar derin bakarsa, zamanla o kadar uzun olur. Ne kadar uzaktaki (yani zamanın erken olduğu) galaksiler daha küçük ve daha düzensizdir; aksine, daha büyük ve düzenli sarmal galaksiler ve eliptik galaksiler vardır. Bu, galaksilerin zamanla birleşmeye devam ettiğini ve yavaş yavaş şimdi gördüğümüz devasa galaksiler haline geldiğini gösteriyor.
Şekil 7: Hubble teleskopunun ultra derin uzay alanı. Bu, Hubble tarafından yakalanan en uzak derin uzaylardan biridir. Bu fotoğraf için kümülatif pozlama süresi yaklaşık bir milyon saniyedir (11 gün).
Şekil 8: Hubble'ın ultra derin uzay alanındaki bazı galaksiler çok uzakta, yıldızları bulanık, şekilleri düzensiz ve birbirlerini etkiliyorlar.
Gökadanın evrimi hiç durmadı Gökbilimciler, komşumuz Andromeda gökadamız M31'i Hubble Teleskobu aracılığıyla gözlemlediler ve bu gökadanın Samanyolu'ndan 2,5 milyon ışıkyılı uzaklıkta olmasına rağmen, yerçekimi etkisi altında sürekli olarak Samanyolu'na yaklaştığını keşfettiler. , M31'in Samanyolu galaksimizle 4 milyar yıl içinde çarpışması bekleniyor. O zaman, ikisi büyük bir eliptik galakside birleşecek.
Şekil 9: M31.
Şekil 10: Yerel gökada grubu. M31 ve Samanyolu, yerel galaksi grubundaki iki büyük galaksidir.Kendilerini güçlendirmek için sürekli olarak çevreleyen cüce galaksileri absorbe ediyorlar.Aynı zamanda, ikisi sürekli yaklaşıyor ve 4 milyar yıl içinde çarpışması bekleniyor.
Şekil 11: Eliptik gökada. Eliptik galaksiler genellikle daha büyüktür ve birçok galaksinin kaynaşmasının sonucudur.
3. Güneş sisteminin dışındaki dünyayı görün
Hubble Teleskobu'nun 1990 yılında piyasaya sürülmesinden önce, gökbilimciler hiçbir zaman bir güneş dışı gezegen keşfetmemişlerdi ve şimdi bilim adamları 3.000'den fazla dış gezegeni doğruladılar. Çoğu NASA'nın Kepler uyduları ve bazı yer tabanlı teleskoplar tarafından keşfedildi. Ancak Hubble Teleskobu, gezegen arayışında kendine özgü bir katkıya da sahiptir.
İlk olarak, gökbilimciler Hubble gözlem verilerini kullanarak dış gezegenlerin atmosferik bileşimini ölçebilirler. Gözlemler, çoğu dış gezegenin yaşam için çok sıcak olmasına rağmen, bazı gezegenlerde yaşamın temel bileşenleri olduğunu buldu.
Ek olarak, Hubble Teleskobu ayrıca bir dış gezegeni optik olarak ilk gözlemleyen oldu. Bu gezegen 25 ışıkyılı uzaklıkta, Kuzey Düşüş Kapısı'nın (bir yıldız) yörüngesinde ve Kuzey Düşüş Kapısı'ndan Satürn'den güneşe olan mesafenin yaklaşık on katı.
Şekil 12: Hubble kullanan bir gökbilimci tarafından çekilmiş bir dış gezegenin ilk optik fotoğrafı, gezegenin adı Beiluo Shimen b.
Dördüncü olarak, karanlık maddeyi "aydınlatın"
Günümüzde fizikçiler genellikle karanlık maddenin, evrenin kütlesinin çoğunu oluşturan görünmez bir madde formu olduğuna (basit bir anlayış, ışık yaymadığıdır) ve karanlık maddenin evrenin mevcut yapısını oluşturduğuna inanmaktadır. Karanlık maddenin yerçekimi sıradan maddeyi (gaz veya toz) yıldızları ve galaksileri toplayıp oluşturmaya yönlendirecektir. Gökbilimciler karanlık maddeyi göremeseler de, karanlık maddeyi büyük galaksilerin (karanlık madde içeren) yerçekimi etkisiyle tespit edebilirler (bu, arkasındaki daha uzak galaksilerin ışığını bükebilir, bu olay yerçekimsel mercekleme adı verilir).
Şekil 13: Bu şekil, uzak bir galaksinin yerçekimi merceğinin altındaki ışık yolunu göstermektedir.
Şekil 14: SDSSj1004 + 4112 gökada grubunun görüntüsünde, kütleçekimsel mercekleme, bir arka plan galaksisinin üç bozuk görüntü üretmesine neden olur ve diğer bir arka plan kuasar beş görüntü üretir.
Hubble Teleskobu'nun keskin görüş alanı sayesinde gökbilimciler, yerçekimsel mercekleme ve tersine mühendislik fenomeni aracılığıyla karanlık maddenin uzaydaki dağılımını haritalandırdılar. Evrendeki karanlık maddenin, sıradan maddenin yaklaşık beş katı olduğu ve bir ağ yapısı içinde dağıldığı; büyük kütleli görünür yapıların (galaksi grupları, galaksi kümeleri vb.) Genellikle bu ağ yapılarının kesişme noktalarında dağıldığı bulundu.
Şekil 15: Bu iki görüntü, büyük gökada grubu CI0024 + 17'yi göstermektedir. Görünür ışık görüntüsünde, sarı galaksilerde mavi yaylar vardır Bu yaylar, yerçekimi merceğinin altındaki arka plandaki galaksilerin çarpık görüntüleridir. Mavi üst üste bindirilmiş görüntü, bu yerçekimi bozulmasını sağlamak için gereken karanlık madde yoğunluğu dağılımını gösterir.
5. Dev kara delikler her yerde
Hubble, neredeyse her galaksinin merkezinde kocaman bir kara delik olduğunu keşfetti.Bu kara delikler, milyonlarca ila bir milyar yıldız kadar büyüktür. Ayrıca bu kara deliklerin boyutunun, ev sahibi galaksilerin kütlesiyle ilişkili olduğu da bulundu. Hubble Gökadası Sayımı, bir kara deliğin kütlesinin, ev sahibi gökadanın çekirdeğindeki yıldızın kütlesine bağlı olduğunu göstermektedir: gökada ne kadar büyükse, kara delik de o kadar büyüktür. Bu ilişki, kara deliklerin galaksilerle birlikte büyüdüğünü ve kara deliklerin galaksinin kütlesinin bir kısmını yutacağını gösteriyor.
Şekil 16: Hubble'ın spektrogramından sentezlenen görüntü. Araştırmacılar, birçok galaksinin merkezinde dev bir kara delik olduğunu keşfettiler. NGC3379 ve NGC3377, sırasıyla 50 milyon güneş kütlesi ve 100 milyon güneş kütlesinden oluşan bir kara delik içerir; NGC4486B, çekirdeğinde iki kara delik içerir.
6. Dış gezegenleri ve uydularını inceleyin
Hubble, güneş sistemindeki küçük cisimlerin Jüpiter üzerindeki etkisine tanık oldu. 1994'te Shoemaker Kuyruklu Yıldızı-Levy 9'un 21 parçasının Jüpiter'e birbiri ardına çarptığını gözlemledi - bu gökbilimciler ilk kez böyle bir olayı gördü - her çarpma Jüpiter'in yüzeyinde bir tane bıraktı. Siyah "yara". En yenisi 2009'da bir asteroidin Jüpiter'e çarparak Pasifik Okyanusu'nun büyüklüğünde siyah bir iz bıraktığı zamandı.
Şekil 17: Shoemaker Kuyruklu Yıldızı-Levy 9'un etkisi (sağ alttan sola).
Jüpiter'in yüzeyindeki ünlü "Büyük Kırmızı Leke" (Dünya büyüklüğünde büyük bir fırtına), insanların 19. yüzyılın başlarında gözlemlemesinden bu yana yüzlerce yıldır var olmuştur. Bu devasa fırtına, son 80 yılda sürekli olarak küçülüyor. Gökbilimciler artık neden yavaş yavaş ortadan kaybolduğunu araştırmak için Hubble teleskopu ile boyutunu düzenli olarak ölçüyor.
Şekil 18: Jüpiter'in "Büyük Kırmızı Lekesi". Jüpiter'in yüzeyinde saatte 300 mil hızla hareket eder.
Aurora, manyetik alana sahip bir gezegenin üst atmosferinin ışık yaydığı bir olgudur. Yüklü parçacıklar, gezegenin manyetik alanının etkisi altında manyetik alanın kuzey ve güney kutuplarına doğru eğilimli olacaktır.Bu yüksek hızlı parçacıklar, güzel auroral fenomenler üretmek için üst atmosferdeki atomları ve molekülleri bombardıman eder. Bu fenomen sadece Dünya'da değil, Satürn ve Jüpiter'de de mevcuttur. Aşağıda, Hubble'ın Jüpiter ve Satürn'ün kuzey ve güney kutuplarının aurorasını ilk kez yakaladığı görülüyor.
Şekil 19: Satürn'ün aurorası.
Dünya dışı yaşam arayışında Jüpiter'in uyduları çok önemli bir konuma sahiptir. Hubble, Europa'nın (güneş sistemindeki en büyük uydu) altında, dünya yüzeyindeki tüm sudan daha fazla su içerdiği tahmin edilen devasa bir tuzlu su denizini keşfetti. Ayrıca Hubble, astronomların yer altı deniz suyunun patlamasından kaynaklanabileceğine inandıkları, Europa'nın yüzeyindeki atmosferdeki değişiklikleri de gözlemledi. Dünya dışı yaşam arayışında sıvı su arayışı çok önemlidir.
Şekil 20: Hubble, su moleküllerini oluşturan iki element olan Europa'nın bulanık bir yerinde oksijen ve hidrojeni buldu. Bilim adamları bunun büyük olasılıkla su olduğunu düşünüyor.
(Devam edecek)
Orijinal bağlantı: https://www.nasa.gov/content/goddard/2017/highlights-of-hubble-s-exploration-of-the-universe
Editör: Alex Yuan
En Yeni 10 Popüler Makale
Görüntülemek için başlığa tıklayın
