Космический телескоп Хаббл: астрономы делятся 17 из лучших космических фотографий

В этой специальной функции мы пригласили ведущих астрономов вручную подобрать изображение космического телескопа Хаббла, которое имеет для них наибольшее научное значение. Изображения, которые они выбрали, не всегда являются красочными снимками славы, которые заполняют бесчисленные «лучшие» галереи в Интернете, но скорее их влияние приходит в научном понимании, которое они раскрывают.

Таня Хилл, Музей Виктории

Мой самый любимый астрономический объект - туманность Ориона - красивое и расположенное поблизости облако газа, которое активно формирует звезды. Я был школьником, когда впервые увидел туманность в маленьком телескопе, и это дало мне такое чувство достижения, что я мог вручную направить телескоп в правильном направлении и, после некоторой охоты, наконец отследить его в небо (на этом телескопе не было кнопки автоматического перехода).

Конечно, то, что я видел в ту давнюю ночь, было удивительно тонким и тонким облаком газа в черно-белых тонах. Одна из замечательных вещей, которые делает Хаббл, - это раскрыть цвета вселенной. И это изображение туманности Ориона - наша лучшая возможность представить, как бы это выглядело, если бы мы могли пойти туда и посмотреть на него поближе.

Многие из изображений Хаббла стали знаковыми, и для меня радость видеть, как их прекрасные образы объединяют науку и искусство таким образом, чтобы привлечь внимание общественности. На входе в мой кабинет изображена огромная копия этого изображения на стене шириной 4 метра и высотой 2,5 метра. Я могу вам сказать, это прекрасный способ начать каждый рабочий день.

Майкл Браун, Университет Монаш

Воздействие фрагментов кометы Сапожника Леви 9 на Юпитер в июле 1994 года стало первым предупреждением астрономов о столкновении планет. Многие телескопы мира, в том числе недавно отремонтированный Хаббл, обратили свой взор на гигантскую планету.

Авария кометы была также моим первым профессиональным опытом наблюдательной астрономии. От холодного купола на горе Стромло мы надеялись увидеть спутники Юпитера, отражающие свет от осколков кометы, врезавшихся в дальнюю сторону Юпитера. К сожалению, мы не видели вспышек света от лун Юпитера.

Тем не менее, Хаббл получил удивительный и неожиданный взгляд. Удары по дальнему краю Юпитера произвели перья, которые поднялись так высоко над облаками Юпитера, что они ненадолго появились на Земле.

Когда Юпитер вращался вокруг своей оси, появились огромные темные шрамы. Каждый шрам был результатом воздействия фрагмента кометы, а некоторые шрамы были больше в диаметре, чем наша луна. Для астрономов всего мира это было потрясающее зрелище.

Уильям Курт, Университет Айовы

На этой паре изображений показано захватывающее ультрафиолетовое сияние, происходящее вблизи северного полюса Сатурна в 2013 году. Эти два изображения были сделаны с интервалом всего в 18 часов, но показывают изменения в яркости и форме полярных сияний. Мы использовали эти изображения, чтобы лучше понять, какое влияние оказывает солнечный ветер на полярные сияния.

Мы использовали фотографии Хаббла, подобные этим, полученные моими коллегами-астрономами, для наблюдения полярных сияний во время использования космического корабля Кассини на орбите вокруг Сатурна для наблюдения радиоизлучений, связанных с огнями. Мы смогли определить, что яркость сияний коррелирует с более высокими значениями интенсивности радиоизлучения.

Поэтому я могу использовать непрерывные радионаблюдения Кассини, чтобы сказать мне, активны ли полярные сияния, даже если у нас не всегда есть изображения для просмотра. Это было большое усилие, включая многих исследователей Кассини и астрономов Земли.

Джон Кларк, Бостонский университет

Это ультрафиолетовое изображение северного сияния Юпитера демонстрирует устойчивое улучшение возможностей научных инструментов Хаббла. Изображения, полученные с помощью Спектрографического космического телескопа (STIS), впервые продемонстрировали полный спектр авроральных излучений, которые мы только начинали понимать.

Более ранняя широкоугольная планетарная камера 2 (WFPC2) показала, что сияние Юпитера вращается вместе с планетой, а не фиксируется в направлении к Солнцу, поэтому Юпитер не вел себя, как Земля.

Мы знали, что было сияние от мегаамперных токов, протекающих от Ио вдоль магнитного поля до Юпитера, но мы не были уверены, что это произойдет с другими спутниками. Хотя было много ультрафиолетовых снимков Юпитера, полученных с помощью STIS, мне нравится этот снимок, потому что он четко показывает сияние сияний от магнитных следов спутников Юпитера Ио, Европы и Ганимеда, а излучение Ио четко показывает высоту сияния занавеса. Для меня это выглядит трехмерным.

Фред Уотсон, Австралийская астрономическая обсерватория

Внимательно посмотрите на эти изображения карликовой планеты Плутон, которые показывают детали на пределе возможностей Хаббла. Через несколько дней они станут знакомыми, и никто не будет смотреть на них снова.

Зачем? Потому что в начале мая космический корабль New Horizons будет достаточно близко к Плутону, чтобы его камеры могли лучше различать детали, так как корабль приближается к своему рандеву 14 июля.

Тем не менее, эта последовательность изображений, датируемая началом 2000-х годов, дала ученым-планетаторам лучшее понимание на сегодняшний день - пестрые цвета, раскрывающие тонкие вариации химии поверхности Плутона. Например, в этой желтоватой области, видимой на центральном изображении, имеется избыток замороженной окиси углерода. Почему это должно быть неизвестно.

Изображения Хаббла тем более удивительны, учитывая, что Плутон составляет всего 2/3 диаметра нашей собственной луны, но почти в 13 000 раз дальше.

Крис Тинни, Университет Нового Южного Уэльса

Однажды я затащил мою жену в свой кабинет, чтобы с гордостью показать ей результаты некоторых изображений, сделанных на англо-австралийском телескопе с помощью (тогда) нового и (тогда) современного сканера с разрешением 8,192 x 8,192 пикселей. Изображения были такими большими, что их нужно было распечатать на нескольких страницах формата А4, а затем соединить вместе, чтобы создать огромную черно-белую карту скопления галактик, которые покрывали целую стену.

Я был раздавлен, когда она взглянула и сказала: «Похоже на плесень».

Который просто показывает, что лучшая наука не всегда самая красивая.

Мой выбор самого лучшего изображения из HST - другое черно-белое изображение 2012 года, которое также «выглядит как плесень». Но в глубине изображения скрыта едва заметная слабая точка. Однако он представляет собой подтвержденное обнаружение самого холодного примера коричневого карлика, обнаруженного тогда. Объект скрывается менее чем в 10 парсеках (32,6 световых года) от солнца с температурой около 350 Кельвинов (77 градусов по Цельсию) - холоднее, чем чашка чая!

И по сей день он остается одним из самых холодных компактных объектов, которые мы обнаружили за пределами нашей солнечной системы.

Лукас Макри, Техасский университет A & M

В 2004 году я был частью команды, которая использовала недавно установленную Advanced Camera for Surveys (ACS) на Хаббле, чтобы наблюдать небольшую область диска близлежащей спиральной галактики (Messier 106) в 12 отдельных случаях в течение 45 дней. Эти наблюдения позволили нам обнаружить более 200 переменных Цефеиды, которые очень полезны для измерения расстояний до галактик и, в конечном итоге, для определения скорости расширения Вселенной (соответственно названной постоянной Хаббла).

Этот метод требует правильной калибровки светимости цефеид, что может быть выполнено в Мессье 106 благодаря очень точной и точной оценке расстояния до этой галактики (24,8 миллиона световых лет, дают или принимают 3%), полученной с помощью радионаблюдений воды облака, вращающиеся вокруг массивной черной дыры в ее центре (не включены в изображение).

Несколько лет спустя я был вовлечен в другой проект, который использовал эти наблюдения в качестве первого шага в надежной космической лестнице расстояния и определил значение постоянной Хаббла с общей неопределенностью 3%.

Говард Бонд, Университет штата Пенсильвания

Одно из изображений, которое меня больше всего взволновало - хотя оно так и не стало известным - было нашим первым световым эхом вокруг странной взрывной звезды V838 Monocerotis. Его извержение было обнаружено в январе 2002 года, а его световое эхо было обнаружено примерно через месяц, как из небольших наземных телескопов.

Хотя свет от взрыва распространяется прямо на Землю, он также уходит в сторону, отражается от ближайшей пыли и попадает на Землю позже, создавая «эхо».

В марте 2002 года астронавты обслуживали Хаббл, устанавливая новую усовершенствованную камеру для съемки (ACS). В апреле мы были одними из первых, кто использовал ACS для научных наблюдений.

Мне всегда нравилось думать, что НАСА каким-то образом знало, что свет от V838 приближался к нам через 20 000 световых лет, и как раз вовремя установило ACS! Изображение, даже в одном цвете, было потрясающим. Мы получили гораздо больше наблюдений Хаббла за эхом в течение последующего десятилетия, и они являются одними из самых зрелищных и ОЧЕНЬ знаменитых, но я все еще помню, как я был в восторге, когда увидел это первое.

Филип Кааре, Университет Айовы

Галактики образуют звезды. Некоторые из этих звезд заканчивают свою «нормальную» жизнь, разрушаясь в черные дыры, но затем начинают новую жизнь, когда мощные рентгеновские излучатели, работающие на газе, высасывают из звезды-компаньона.

Я получил это изображение Хаббла (в красном) галактики Медузы, чтобы лучше понять связь между двойными рентгеновскими лучами черной дыры и образованием звезд. Поразительный вид Медузы возникает потому, что это столкновение двух галактик - «волосы» - это остатки одной галактики, разорванной гравитацией другой. Синий цвет на изображении показывает рентгеновские снимки, полученные с помощью рентгеновской обсерватории Чандра. Синие точки - двойные черные дыры.

В более ранних работах предполагалось, что число рентгеновских двойных просто пропорционально скорости, с которой галактика-хозяин образует звезды. Эти изображения Медузы позволили нам показать, что такое же соотношение сохраняется даже в разгар галактических столкновений.

Майк Эраклоус, Университет штата Пенсильвания

Некоторые изображения космического телескопа Хаббла, которые мне очень нравятся, показывают взаимодействующие и сливающиеся галактики, такие как Антенны (NGC 4038 и NGC 4039), Мыши (NGC 4676), Галактика Картуил (ESO 350-40) и многие другие без никнеймов.

Это впечатляющие примеры насильственных событий, которые распространены в эволюции галактик. Изображения предоставляют нам изысканные подробности о том, что происходит во время этих взаимодействий: искажение галактик, направление газа к их центрам и образование звезд.

Я нахожу эти изображения очень полезными, когда я объясняю широкой общественности контекст моего собственного исследования - аккрецию газа сверхмассивными черными дырами в центрах таких галактик. Особенно аккуратным и полезным является видео, составленное Фрэнком Саммерсом из Научного института космического телескопа (STScI), иллюстрирующее то, что мы узнаем, сравнивая такие изображения с моделями столкновений галактик.

Майкл Дринкуотер, Университет Квинсленда

Наши лучшие компьютерные симуляции говорят нам, что галактики растут, сталкиваясь и сливаясь друг с другом. Точно так же наши теории говорят нам, что когда сталкиваются две спиральные галактики, они должны образовывать большую эллиптическую галактику. Но на самом деле увидеть это - совсем другая история!

Это красивое изображение Хаббла запечатлело столкновение галактики в действии. Это не просто говорит нам, что наши прогнозы хороши, но позволяет нам начать прорабатывать детали, потому что теперь мы можем видеть, что на самом деле происходит.

Есть фейерверк нового звездообразования, вызванный столкновением газовых облаков и огромными искажениями, когда спиральные рукава распадаются. Нам предстоит пройти долгий путь, прежде чем мы полностью поймем, как образуются большие галактики, но подобные изображения указывают путь.

Роберто Сория, Университет ICRAR-Curtin

Это вид с наибольшим разрешением коллимированной струи, питаемой сверхмассивной черной дырой в ядре галактики M87 (самая большая галактика в скоплении Девы, 55 миллионов световых лет от нас).

Струя вылетает из области горячей плазмы, окружающей черную дыру (вверху слева), и мы видим, как она течет вниз по галактике на расстоянии 6000 световых лет. Белый / фиолетовый свет струи на этом потрясающем изображении создается потоком электронов, спиральным вокруг линий магнитного поля со скоростью приблизительно 98% от скорости света.

Понимание энергетического баланса черных дыр является сложной и увлекательной проблемой в астрофизике. Когда газ падает в черную дыру, высвобождается огромное количество энергии в виде видимого света, рентгеновских лучей и струй электронов и позитронов, движущихся почти со скоростью света. С помощью Хаббла мы можем измерить размер черной дыры (в тысячу раз больше, чем центральная черная дыра нашей галактики), энергию и скорость ее струи, а также структуру магнитного поля, которое ее коллимирует.

Джейн Чарлтон, Университет штата Пенсильвания

Когда мое предложение космического телескопа Хаббла было принято в 1998 году, это было одно из самых больших волнений в моей жизни. Вообразите, что для меня телескоп захватит Квинтет Стефана, потрясающую компактную группу галактик!

В течение следующего миллиарда лет галактики Квинтета Стефана продолжат свой величественный танец, управляемый гравитационным притяжением друг друга. В конце концов, они сольются, изменят свои формы и в конечном итоге станут одним.

С тех пор мы наблюдали несколько других компактных групп галактик с Хабблом, но Квинтет Стефана всегда будет особенным, потому что его газ был выпущен из его галактик и загорается в драматических вспышках межгалактического звездообразования. Какая прекрасная вещь быть живым в то время, когда мы можем построить Хаббл и подтолкнуть наш разум, чтобы увидеть значение этих сигналов из нашей вселенной. Спасибо всем героям, которые создали и поддерживали Хаббл.

Жерайн Льюис, Университет Сиднея

Когда Хаббл был запущен в 1990 году, я начал свою докторскую диссертацию. изучает гравитационное линзирование, действие массы, изгибающей пути световых лучей, когда они путешествуют по вселенной.

Изображение Хаббла массивного скопления галактик, Abell 2218, фокусирует гравитационное линзирование, показывая, как огромное количество темной материи, присутствующей в скоплении - материи, которая связывает многие сотни галактик - увеличивает свет от источников во много раз больше отдаленный.

Когда вы смотрите глубоко в изображение, эти сильно увеличенные изображения видны в виде длинных тонких полос, искаженных видов маленьких галактик, которые обычно невозможно обнаружить.

Это заставляет задуматься, что такие гравитационные линзы, действующие как естественные телескопы, используют гравитационное притяжение от невидимой материи, чтобы раскрыть удивительные детали вселенной, которую мы обычно не можем видеть!

Рейчел Вебстер, Университет Мельбурна

Гравитационное линзирование - это необычайное проявление влияния массы на форму пространства-времени в нашей вселенной. По существу, там, где есть масса, пространство искривлено, и поэтому объекты, видимые на расстоянии, за пределами этих массовых структур, искажают свои изображения.

Это как мираж; действительно, это термин, который французы используют для этого эффекта. В первые дни космического телескопа Хаббла появилось изображение эффектов линзирования массивного скопления галактик: крошечные фоновые галактики были растянуты и искажены, но охватили скопление, почти как пара рук.

Я был ошеломлен. Это было данью необычайному разрешению телескопа, работающего намного выше атмосферы Земли. Если смотреть с земли, эти необычайно тонкие пучки галактического света были бы размазаны и не отличались бы от фонового шума.

На третьем курсе астрофизики я изучил 100 лучших снимков Хаббла, и они были наиболее впечатлены необычными, но истинными цветами газовых облаков. Однако я не могу пройти мимо изображения, демонстрирующего влияние массы на саму ткань нашей вселенной.

Ким-Вы Тран, Техас A & M

В Общей теории относительности Эйнштейн предположил, что материя изменяет пространство-время и может излучать свет. Удивительным следствием является то, что очень массивные объекты во вселенной будут увеличивать свет от далеких галактик, по сути становясь космическими телескопами.

С помощью космического телескопа Хаббла мы теперь используем эту мощную способность заглядывать назад во времени для поиска первых галактик.

Это изображение Хаббла показывает улей галактик, которые имеют массу, достаточную для того, чтобы изогнуть свет из очень далеких галактик в яркие дуги. Моим первым проектом в качестве аспиранта было изучение этих замечательных объектов, и я до сих пор использую Хаббл сегодня, чтобы исследовать природу галактик через космическое время.

Алан Даффи, Суинбернский технологический университет

Для человеческого глаза ночное небо на этом изображении совершенно пустое. Крошечная область, не толще рисового зерна, держится на расстоянии вытянутой руки. Космический телескоп Хаббла был направлен на эту область в течение 12 полных дней, позволяя свету попадать на детекторы, и постепенно, одна за другой, появлялись галактики, пока все изображение не было заполнено 10000 галактик, простирающихся по всей вселенной.

Самыми отдаленными являются крошечные красные точки на расстоянии десятков миллиардов световых лет от времени, произошедшего всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Научная ценность этого единственного изображения огромна. Это произвело революцию в наших теориях о том, как могли образовываться ранние галактики и как быстро они могли расти. История нашей вселенной, а также богатое разнообразие форм и размеров галактик содержится в одном изображении.

Для меня, что действительно делает эту картину необычной, так это то, что она дает представление о масштабах нашей видимой вселенной. Так много галактик в такой маленькой области означает, что по всему ночному небу есть 100 тысяч миллионов галактик. Одна целая галактика для каждой звезды нашего Млечного Пути!

Джеймс Баллок, Университет Калифорнии, Ирвин

Это то, что Хаббл все о. Единственное, внушающее благоговение видение может вскрыть так много о нашей Вселенной: ее далеком прошлом, ее продолжающемся собрании и даже фундаментальных физических законах, которые связывают все это воедино.

Мы вглядываемся в сердце роящегося скопления галактик. Эти светящиеся белые шары - гигантские галактики, которые доминировали над центром скопления. Присмотритесь, и вы увидите, как с них срываются рассеянные кусочки белого света! Скопление действует как гравитационный блендер, объединяя множество отдельных галактик в одно облако звезд.

Но сам кластер - только первая глава в космической истории, раскрываемой здесь. Видишь эти слабые синие кольца и дуги? Это искаженные изображения других галактик, которые находятся далеко на расстоянии.

Огромная сила тяжести скопления вызывает деформацию пространства-времени вокруг него. Когда свет от отдаленных галактик проходит мимо, он вынужден изгибаться в странные формы, как искривленное увеличительное стекло исказит и украсит наш взгляд на слабую свечу. Используя наше понимание Общей теории относительности Эйнштейна, Хаббл использует кластер в качестве гравитационного телескопа, что позволяет нам видеть дальше и слабее, чем когда-либо прежде. Мы смотрим в прошлое, чтобы увидеть галактики такими, какими они были более 13 миллиардов лет назад!

Как теоретик, я хочу понять полный жизненный цикл галактик - как они рождаются (маленькие, синие, вспыхивают с новыми звездами), как они растут и, в конце концов, как они умирают (большие, красные, исчезающие со светом древних). звезды). Хаббл позволяет нам соединить эти этапы. Некоторым из самых слабых, самых далеких галактик на этом изображении суждено стать гигантскими галактиками, похожими на светящиеся белые на переднем плане. Мы видим далекое прошлое и настоящее в одной великолепной картине.

Эта статья была первоначально опубликована в «Беседе» Таней Хилл с участием авторов Алана Даффи, Криса Тинни, Фреда Уотсона, Джераинта Льюиса, Говарда Э Бонда, Джеймса Баллока, Джейн Чарлтон, Джона Кларка, Ким Ви Тран, Лукаса Макри, Майкла Дринкуотера, Майкла Дж. И. Браун, Майк Эраклоус, Филипп Каарет, Рэйчел Вебстер, Роберто Сория и Уильям Курт. Прочитайте оригинальную статью здесь.