Hubble Space Telescope: Astronomer Del 17 av de beste plassfotografiene

I denne spesielle funksjonen har vi invitert topp astronomer til å håndplukkes Hubble Space Telescope-bildet som har den mest vitenskapelige relevansen for dem. Bildene de har valgt, er ikke alltid de fargerike herlighetskuddene som fyller utallige "beste av" gallerier rundt på internett, men heller deres innflytelse kommer i de vitenskapelige innsiktene de avslører.

Tanya Hill, Museum Victoria

Min all-time favoritt astronomiske objekt er Orion Nebula - en vakker og nærliggende sky av gass som aktivt danner stjerner. Jeg var en videregående student da jeg først så nebelen gjennom et lite teleskop, og det ga meg en følelse av prestasjon for å manuelt peke teleskopet i riktig retning og etter en god bit av jakt, for endelig å spore den ned i himmelen (det var ingen automatisk "go-to" -knapp på det teleskopet).

Selvfølgelig, det jeg så på den for lenge siden, var en utrolig delikat og sprø sky gass i svart og hvitt. En av de fantastiske tingene Hubble gjør er å avsløre universets farger. Og dette bildet av Orion Nebula, er vår beste sjanse til å forestille seg hvordan det ville se ut om vi muligens kunne gå dit og se det oppe.

Så mange av Hubbels bilder har blitt ikoniske, og for meg er glede det å se sine flotte bilder bringe vitenskap og kunst sammen på en måte som engasjerer publikum. Inngangen til kontoret mitt, har en enorm kopi av dette bildet tapet på en vegg 4m bred og 2,5m høy. Jeg kan fortelle deg at det er en fin måte å starte hver arbeidsdag på.

Michael Brown, Monash University

Effekten av fragmentene av Comet Shoemaker Levy 9 med Jupiter i juli 1994 var første gang astronomene hadde advarsel om en planetskollisjon. Mange av verdens teleskoper, inkludert den nylig reparerte Hubble, viste blikket på den gigantiske planeten.

Kometenkrasj var også min første faglige erfaring med observasjonell astronomi. Fra en frigid kuppel på Mount Stromlo, håpet vi å se Jupiters måner reflektere lys fra kometfragmenter som krasjet inn i den fjerne siden av Jupiter. Dessverre så vi ingen blinker av lys fra Jupiters måner.

Hubble fikk imidlertid en fantastisk og uventet utsikt. Påvirkningen på den andre siden av Jupiter produserte plumer som steg så langt over Jupiters skyer at de kort kom til syne fra Jorden.

Da Jupiter roterte på sin akse, kom enorme mørke arr fram. Hver arr var resultatet av effekten av et kometfragment, og noen av arrene var større i diameter enn månen vår. For astronomer rundt om i verden var det et kjevefallende syn.

William Kurth, University of Iowa

Dette parbildet viser et spektakulært ultraviolett aurora lysshow som forekommer nær Saturns nordpol i 2013. De to bildene ble tatt bare 18 timer fra hverandre, men viser endringer i lysstyrken og formen på aurorene. Vi brukte disse bildene for å bedre forstå hvor mye av en innvirkning solvarmen har på aurorene.

Vi brukte Hubble-fotografier som disse som ble kjøpt av min astronomkollegaer for å overvåke aurorene mens de brukte Cassini-romfartøyet, i bane rundt Saturn, for å observere radioemisjoner knyttet til lysene. Vi var i stand til å bestemme at lysstyrken til aurorene er korrelert med høyere radiointensiteter.

Derfor kan jeg bruke Cassinis kontinuerlige radioobservasjoner for å fortelle meg om aurorene er aktive, selv om vi ikke alltid har bilder å se på. Dette var en stor innsats, inkludert mange Cassini-etterforskere og jordbaserte astronomer.

John Clarke, Boston University

Dette langt ultrafiolette bildet av Jupiters nordlige aurora viser den stadige forbedringen i evnen til Hubbles vitenskapelige instrumenter. Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) bilder viste for første gang hele spekteret av auroralutslipp som vi nettopp begynte å forstå.

Det tidligere Wide Field Planetary Camera 2-kameraet (WFPC2) hadde vist at Jupiter's auroral-utslipp roterte med planeten, i stedet for å bli løst med retningen mot solen, slik at Jupiter ikke oppførte seg som Jorden.

Vi visste at det var aurora fra mega-ampere-strømmen som strømmer fra Io langs magnetfeltet ned til Jupiter, men vi var ikke sikre på at dette ville skje med de andre satellittene. Mens det var mange ultrafiolette bilder av Jupiter tatt med STIS, liker jeg denne, fordi det tydelig viser auroralutslippene fra de magnetiske fotsporene til Jupiters måner Io, Europa og Ganymede, og Ios utslipp viser tydelig høyden på auroralgardinet. For meg ser det tredimensjonalt ut.

Fred Watson, australsk astronomisk observatorium

Ta en god titt på disse bildene av dvergplaneten, Pluto, som viser detalj ved den ekstreme grensen til Hubbles evner. Noen dager fra nå vil de bli gammel hatt, og ingen vil plage å se på dem igjen.

Hvorfor? Fordi i begynnelsen av mai vil romfartøyet New Horizons være nær nok til Pluto for sine kameraer for å avsløre bedre detaljer, da håndverket nærmer seg sin 14 juli rendezvous.

Likevel har denne sekvensen av bilder - fra tidlig på 2000-tallet - gitt planetariske forskere deres beste innsikt til dags dato, de varierte fargene avslører subtile variasjoner i Plutos overflatekjemi. Den gullige regionen som er fremtredende i midten av bildet, har for eksempel et overskudd av frosset karbonmonoksid. Hvorfor det burde være, er ukjent.

Hubble-bildene er mer bemerkelsesverdige da Pluto bare er 2/3 diameteren av vår egen måne, men nesten 13.000 ganger lengre unna.

Chris Tinney, University of New South Wales

Jeg dro en gang min kone inn på kontoret mitt for å vise henne resultatet av noen avbildningsobservasjoner i det anglo-australske teleskopet med en ny og da den nyeste 8,192 x 8,192 piksler. Bildene var så store, de måtte skrives ut på flere A4-sider, og deretter satt sammen for å lage et stort svart-hvitt kart av en gruppe galakser som dekket en hel vegg.

Jeg ble knust da hun tok et blikk og sa: "Ser ut som mugg."

Det som bare går for å vise den beste vitenskapen, er ikke alltid den vakreste.

Mitt valg av det største bildet fra HST er et annet svart-hvitt bilde fra 2012 som også "ser ut som mugg". Men begravet i hjertet av bildet er en tilsynelatende unremarkable svak prikk. Imidlertid representerer det den bekreftede gjenkjenningen av det kaldeste eksempelet på en brun dverg da oppdaget. Et objekt som lurer mindre enn 10 parsek (32,6 lysår) unna solen med en temperatur på ca 350 Kelvin (77 grader Celsius) - kaldere enn en kopp te!

Og til denne dagen er det fortsatt en av de kaldeste kompakte gjenstandene vi har oppdaget utenfor vårt solsystem.

Lucas Macri, Texas A & M University

I 2004 var jeg en del av et team som brukte den nylig installerte Advanced Camera for Surveys (ACS) på Hubble for å observere en liten del av disken til en nærliggende spiralgalakse (Messier 106) i 12 separate anledninger innen 45 dager. Disse observasjonene tillot oss å oppdage over 200 Cepheid-variabler, som er svært nyttige for å måle avstander til galakser, og bestemmer ultimativt ekspansjonshastigheten til universet (passende kalt Hubble-konstanten).

Denne metoden krever en riktig kalibrering av Cepheid-lysstyrker, som kan gjøres i Messier 106, takket være et svært nøyaktig og nøyaktig estimat av avstanden til denne galaksen (24,8 millioner lysår, gi eller ta 3%) oppnådd via radio observasjoner av vann skyer kretser i det massive sorte hullet i sentrum (ikke inkludert i bildet).

Noen år senere var jeg involvert i et annet prosjekt som brukte disse observasjonene som det første trinnet i en robust kosmisk avstandsstige og fastslått verdien av Hubble-konstanten med en total usikkerhet på 3%.

Howard Bond, Pennsylvania State University

En av bildene som mest opphisset meg - selv om det aldri ble kjent - var vår første av lysekkoet rundt den merkelige eksplosive stjernen V838 Monocerotis. Utbruddet ble oppdaget i januar 2002, og dets lyse ekko ble oppdaget omtrent en måned senere, både fra små jordbaserte teleskoper.

Selv om lys fra eksplosjonen reiser rett til jorden, går det også ut til siden, reflekterer nærliggende støv, og kommer til jorden senere, og produserer "ekkoet".

Astronautene hadde betjent Hubble i mars 2002, installert den nye Advanced Camera for Surveys (ACS). I april var vi en av de første som brukte ACS for vitenskapsobservasjoner.

Jeg likte alltid å tro at NASA på en eller annen måte visste at lyset fra V838 var på vei til oss fra 20.000 lysår unna, og fikk ACS installert akkurat i tide! Bildet, selv i bare en farge, var fantastisk. Vi oppnådde mange flere Hubble-observasjoner av ekkoet i løpet av det påfølgende tiåret, og de er noen av de mest spektakulære av alle, og veldig kjent, men jeg husker fortsatt å være forferdelig da jeg så denne første.

Philip Kaaret, University of Iowa

Galakser danner stjerner. Noen av disse stjernene avslutter sine "normale" liv ved å kollapse i svarte hull, men deretter begynne nye liv som kraftige røntgenemittere drevet av gass sugd av en følgesvennsstjerne.

Jeg oppnådde dette Hubble-bildet (i rødt) av Medusa-galaksen for bedre å forstå forholdet mellom svart hulls røntgenbinarier og stjernedannelse. Det slående utseendet til Medusa oppstår fordi det er en kollisjon mellom to galakser - "håret" er restene av en galakse som er revet fra hverandre av tyngdekraften til den andre. Den blå i bildet viser røntgenbilder, avbildet med Chandra X-ray observatoriet. De blå prikkene er binarier i svart hull.

Tidligere arbeid hadde antydet at antall røntgenbinarier er rett og slett proporsjonal med frekvensen der vertsgalaksen danner stjerner. Disse bildene av Medusa tillot oss å vise at det samme forholdet holder, selv midt i galaktiske kollisjoner.

Mike Eracleous, Pennsylvania State University

Noen av Hubble Space Telescope-bilder som appellerer til meg en stor del av samspillende og fusjonerende galakser, som Antenne (NGC 4038 og NGC 4039), Musen (NGC 4676), Cartwheel Galaxy (ESO 350-40), og mange andre uten kallenavn.

Dette er spektakulære eksempler på voldelige hendelser som er vanlige i utviklingen av galakser. Bildene gir oss utsøkte detaljer om hva som foregår i løpet av disse interaksjonene: forvrengning av galakser, kanalisering av gass mot sine sentre og dannelse av stjerner.

Jeg finner disse bildene veldig nyttige når jeg forklarer for allmennheten sammenhengene med min egen forskning, gassens utvidelse av de supermassive svarte hullene i sentrene til slike galakser. Spesielt pent og nyttig er en video satt sammen av Frank Summers på Space Telescope Science Institute (STScI), som illustrerer det vi lærer ved å sammenligne slike bilder med modeller av galakse-kollisjoner.

Michael Drinkwater, University of Queensland

Våre beste datasimulasjoner forteller oss at galakser vokser ved å kollidere og slå sammen med hverandre. På samme måte forteller våre teorier at når to spiralgalaksier kolliderer, burde de danne en stor elliptisk galakse. Men faktisk å se det skjer er en annen historie helt!

Dette vakre Hubble-bildet har tatt en galakse-kollisjon i handling. Dette forteller ikke bare at våre spådommer er gode, men det lar oss begynne å utarbeide detaljene fordi vi nå kan se hva som faktisk skjer.

Det er fyrverkeri av ny stjernedannelse utløst som gassskyene kolliderer og store forvrengninger skjer når spiralarmene brytes opp. Vi har en lang vei å gå før vi helt forstår hvordan store galakser danner, men bilder som dette peker på veien.

Roberto Soria, ICRAR-Curtin University

Dette er den høyeste oppløsningen av en kollimert jet drevet av et supermassivt svart hull i kjernen til galaksen M87 (den største galaksen i Virgo Cluster, 55 millioner lysår fra oss).

Strålen skyter ut av den varme plasmagruppen rundt det svarte hullet (øverst til venstre), og vi kan se det streame ned over galaksen, over en avstand på 6000 lysår. Det hvite / lilla lyset av strålen i dette fantastiske bildet er produsert av strømmen av elektroner som spirer rundt magnetfeltlinjer med en hastighet på omtrent 98% av lysets hastighet.

Å forstå energibudget for svarte hull er et utfordrende og fascinerende problem i astrofysikk. Når gass faller inn i et svart hull, frigjøres en stor mengde energi i form av synlig lys, røntgenstråler og stråler av elektroner og positroner som reiser nesten ved lysets hastighet. Med Hubble kan vi måle størrelsen på det svarte hullet (tusen ganger større enn det sentrale svarte hullet i vår galakse), energien og hastigheten til dens stråle, og strukturen av magnetfeltet som kollimerer det.

Jane Charlton, Pennsylvania State University

Da Hubble Space Telescope-forslaget ble godkjent i 1998, var det en av de største spenningene i livet mitt. For å forestille seg at for meg ville teleskopet fange Stephans Quintet, en fantastisk kompakt gruppe galakser!

I løpet av de neste milliard årene fortsetter Stephans Quintet-galakser i sin majestetiske dans, styrt av hverandres gravitasjonsattraksjon. Til slutt vil de slå sammen, endre deres former, og til slutt bli en.

Vi har siden observert flere andre kompakte grupper av galakser med Hubble, men Stephan's Quintet vil alltid være spesiell fordi gassen har blitt sluppet ut av sine galakser og lyser opp i dramatiske utbrudd av intergalaktisk stjerneformasjon. Hva en fin ting å være i live på en tid da vi kan bygge Hubble og presse våre tanker for å se på meningen med disse signalene fra vårt univers. Takk til alle helter som laget og vedlikeholdt Hubble.

Geraint Lewis, University of Sydney

Da Hubble ble lansert i 1990, begynte jeg Ph.D. studerer gravitasjonslinsering, massens handling bøyer lysstrålens stier når de reiser over hele universet.

Hubbles bilde av den massive galakse-klyngen, Abell 2218, bringer denne gravitasjonslinseringen til skarp fokus og avslører hvordan den enorme mengden mørk materie som finnes i klyngematerialet som binder de mange hundre galakser sammen - forstørrer lyset fra kilder mange ganger mer fjern.

Når du stirrer dypt inn i bildet, er disse høye forstørrede bildene tydelige som lange tynne striper, de forvrengte utsikten over babygalaksier som normalt ikke er mulig å oppdage.

Det gir deg en pause for å tro at slike gravitasjonslinser, som fungerer som naturlige teleskoper, bruker gravitasjonssporet fra usynlig materie for å avsløre fantastiske detaljer i universet som vi normalt ikke kan se!

Rachel Webster, University of Melbourne

Gravitasjonslinsering er en ekstraordinær manifestasjon av effekten av masse på formen av romtid i vårt univers. I hovedsak, hvor det er masse, er plassen buet, og så objekter som er sett på avstand, utover disse massestrukturene, har bildene sine forvrengt.

Det er litt som et mirage; Det er faktisk begrepet fransk bruk for denne effekten. På de tidlige dagene av Hubble-romteleskopet oppstod et bilde av linseffekter av en massiv galakseklass: de små bakgrunnsgalakserne ble strukket og forvrengt, men omfavnet klyngen, nesten som et par hender.

Jeg ble bedøvet. Dette var en hyllest til den ekstraordinære oppløsningen av teleskopet, som opererer langt over jordens atmosfære. Sett fra bakken, ville disse ekstraordinære tynne wisps av galaktisk lys blitt utsmeltet og ikke skille fra bakgrunnsstøy.

Min tredjeårs astrofysikk-klasse utforsket de 100 toppbildene av Hubble, og de var mest imponert over de ekstraordinære, men sanne farger av gassskyene. Imidlertid kan jeg ikke gå forbi et bilde som viser effekten av masse på selve stoffet i vårt univers.

Kim-Vy Tran, Texas A & M

Med generell relativitet postulerte Einstein at saken endrer romtiden og kan bøye lys. En fascinerende konsekvens er at svært massive gjenstander i universet vil forstørre lys fra fjerne galakser, i hovedsak å bli kosmiske teleskoper.

Med Hubble Space Telescope har vi nå utnyttet denne kraftige evnen til å gå tilbake i tid for å søke etter de første galakser.

Dette Hubble-bildet viser et bikube av galakser som har nok masse til å bøye lys fra svært fjerne galakser til lyse buer. Mitt første prosjekt som kandidatstudent var å studere disse bemerkelsesverdige gjenstandene, og jeg bruker fortsatt Hubble i dag for å utforske galaksens natur over kosmisk tid.

Alan Duffy, Swinburne University of Technology

Til det menneskelige øye er natthimmelen i dette bildet helt tom. En liten region ikke tykkere enn et korn av ris holdt i armlengden. Hubble-romteleskopet ble pekt på denne regionen i 12 hele dager, slik at lyset slått på detektorer og sakte, en for en, galakser dukket opp, til hele bildet var fylt med 10.000 galakser som strekker seg helt over universet.

Den fjerneste er små røde prikker med titalls milliarder lysår unna, som går tilbake til en tid bare noen få hundre millioner år etter Big Bang. Den vitenskapelige verdien av dette enkeltbildet er enormt. Det revolusjonerte våre teorier både hvor tidlig galakser kunne danne og hvor raskt de kunne vokse. Historien til vårt univers, så vel som det rike utvalget av galakseformer og størrelser, finnes i et enkelt bilde.

For meg, det som virkelig gjør dette bildet ekstraordinært er at det gir et glimt inn i omfanget av vårt synlige univers. Så mange galakser i så lite et område innebærer at det er 100 000 millioner galakser over hele natthimmelen. En hel galakse for hver stjerne i vår Milky Way!

James Bullock, University of California, Irvine

Dette er hva Hubble handler om. En enkelt, fryktinngytende utsikt kan unmaskere så mye om vårt univers: dets fjerne fortid, dens pågående forsamling, og til og med de grunnleggende fysiske lover som knytter det sammen.

Vi peering gjennom hjertet av en swarming cluster av galakser. De glødende hvite ballene er gigantiske galakser som dominerte klyngesenteret. Se nøye, og du vil se diffuse rifter av hvitt lys som blir revet av dem! Klyngen virker som en gravitasjonsblender, som plager mange individuelle galakser inn i en enkelt stjerneskyer.

Men selve klyngen er bare det første kapittelet i den kosmiske historien som blir avslørt her. Se de svake blå ringene og buene? Det er de forvrengte bildene av andre galakser som ligger langt unna.

Den enorme tyngdekraften i klyngen fører til at romtiden rundt det er å kutte. Som lys fra fjerne galakser går forbi, er det tvunget til å bøye seg i rare figurer, som et forkranset forstørrelsesglass ville forvride og lysere vårt syn på et svakt lys. Hubble bruker vår forståelse av Einsteins generelle relativitet, og bruker klyngen som et tyngdekraftteleskop som gjør at vi kan se lengre og svakere enn noen gang før mulig. Vi ser langt tilbake i tid for å se galakser som de var over 13 milliarder år siden!

Som teoretiker ønsker jeg å forstå galaksenes livssyklus - hvordan de blir født (små, blå, sprengte med nye stjerner), hvordan de vokser, og til slutt hvordan de dør (stor, rød, fading med lyset fra det gamle stjerner). Hubble lar oss koble disse stadiene. Noen av de svakeste, fjerneste galakser i dette bildet er bestemt til å bli monstergalaksier som de som gløder hvitt i forgrunnen. Vi ser den fjerne fortiden og nåtiden i et eneste strålende bilde.

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på The Conversation av Tanya Hill med bidragende forfattere Alan Duffy, Chris Tinney, Fred Watson, Geraint Lewis, Howard E Bond, James Bullock, Jane Charlton, John Clarke, Kim Vy Tran, Lucas Macri, Michael Drinkwater, Michael JI Brown, Mike Eracleous, Philip Kaaret, Rachel Webster, Roberto Soria og William Kurth. Les den opprinnelige artikkelen her.