Hubbleův vesmírný teleskop (HST)

Shrnutí

Na Hubbleově teleskopu spolupracují ESA a NASA. Jedná se o dlouhodobou vesmírnou observatoř. Pozorování se provádí ve viditelném, infračerveném a ultrafialovém spektru. V mnoha ohledech je HST revolucí v moderní astronomii. Je nejenom efektivním nástrojem pro nové objevy, ale také hnací silou astronomického výzkumu.

HST byl pojmenován po Edwinu Hubbleovi a byl vypuštěn v roce 1990. Nicméně se vyskytla chyba v jeho primárním zrcadle, která výrazně omezila jeho funkčnost. Tato chyba byla napravena týmem astronautů v prosinci 1993.

Od té doby HST poskytuje oslnivé obrázky, které podle vědců otevírají nový pohled na vesmír v mnoha různých oblastech, jako jsou vznik hvězd, černých děr a historii vesmíru.

Účel

HST byl jeden z nejdražších satelitů umístěných na oběžné dráze. Jeho primární zrcadlo je jen 2,4 metrů široké, přesto je schopné zachytit snímky s vyšším rozlišením, než jakékoliv jiné pozemní dalekohledy.

Důvodem je zemská atmosféra. I když nás chrání před škodlivým zářením a umožňuje nám žít, je neklidná a silně narušuje jakýkoliv obrázek, který je skrz ni snímán.

Díky tomu, že HST snímá záběry bez tohoto rušení, jsou jeho obrazy ostřejší než ty, které pořídí dvojice dalekohledů o velikosti 10 metrů na vrcholu Mauna Kea na Havaji.

Hubbleovy vědecké objevy

Od svého spuštění v roce 1990, HST poskytuje pozoruhodné nové pohledy na vesmír, které způsobily revoluci v myšlení astronomů ohledně mnoha astronomických záhad. Tady jsou některé z nich.

1. Galaktická evoluce

HST nahlédl přes prostor a čas, aby umožnil studium galaxií v počátečním vesmíru. Nejslavnějším z dalekých pohledů HST je Hubble Deep Field, malá špetka oblohy, která odhalila "zoo" obsahující asi 3000 galaxií, některé staré více jak 10 miliard let. Hubble Deep Field, který byl přijat v roce 1995, se stal jednou z nejvíce studovaných oblastí na obloze a byl podrobně prozkoumán v širokém spektru vlnových délek, od rádia až po infračervené světlo.

Hubbleova pozorování vesmíru naznačují, že mladý vesmír byl zaplněn mnohem menšími a méně pravidelnými galaxiemi, než těmi, které jsou viditelné v našem okolí. Tyto menší struktury, složené z plynu a mladých hvězd, mohou být stavebními kameny, z nichž vznikají známější spirálovité a eliptické galaxie.

2. Stáří vesmíru

Vesmír se od svého vzniku rozšiřuje. Edwin Hubble toto pozorování učinil v roce 1920. Od té doby astronomové diskutovali o rychlosti rozpínání vesmíru, tzv. Hubbleově konstantě. V květnu 1999 tým astronomů oznámil, že získal hodnotu této konstanty, základního prvku potřebného k určení stáří, velikosti a osudu vesmíru. Učinili tak na základě měření vzdáleností 18 galaxií, kdy některé z nich jsou vzdálené od Země až 65 milionů LY. Po získání hodnoty Hubbleovy konstanty tak zjistili, že vesmír je starý 12 až 14 miliard let.

3. Lovec černých děr

HST také objevil stopy k tomu, co je příčinou aktivity v srdcích mnoha galaxií. Tyto centrální oblasti jsou velmi přeplněné, přesto se HST podařilo tyto husté regiony prozkoumat a v roce 1994 dalekohled poskytl rozhodující důkazy, že spektroskopické supermasivní černé díry existují. Supermasivní černé díry jsou kompaktní "monstra", která jsou až miliardkrát hmotnější než naše Slunce a spolykají veškerý materiál, který se dostane do jejich blízkosti. Tato "stravovací zařízení" nelze pozorovat přímo, protože ani světlo jim neunikne.

V roce 1997 HST provedl sčítání 27 blízkých galaxií, které ukázalo, že supermasivní černé díry jsou ve velkých galaxiích běžné. Sčítání také odhalilo vztah mezi hmotností černé díry a hmotností domovské galaxie.

Jak to funguje

Každých 97 minut HST dokončí rotaci kolem Země (pohybuje se rychlostí asi 8 km za sekundu). Jak cestuje, zrcadlo zachycuje světlo a přenáší jej na několik vědeckých přístrojů.

Hubble je typ dalekohledu známý jako reflektor Cassegrain. Světlo dopadne na hlavní nebo primární zrcadlo dalekohledu. To se odrazí a narazí na sekundární zrcadlo. Sekundární zrcadlo soustředí světlo otvorem ve středu primárního zrcadla, který vede k vědeckým přístrojům.

Lidé se často mylně domnívají, že síla dalekohledu spočívá v jeho schopnosti zvětšovat objekty. Dalekohledy skutečně pracují tím, že sbírají více světla, než dokáže zachytit lidské oko. Čím větší je zrcadlo dalekohledu, tím více světla může shromažďovat a tím jsou lepší výsledné obrazy. Primární zrcadlo HST má 2,4 m v průměru. Jedná se o zrcadlo malé ve srovnání se současnými pozemskými dalekohledy, které se mohou mít i 100 m. Jednou z největších výhod HST je fakt, že je umístěn mimo atmosféru, což mu přidává na ostrosti.

Jakmile dojde k zachycení světla, Hubbleovy vědecké přístroje pracují společně nebo jednotlivě. Každý přístroj je navržen tak, aby zkoumal vesmír jiným způsobem.

Širokoúhlá kamera 3 (Wide Field Camera 3 - WFC3) zaznamenává tři druhy světla: téměř ultrafialové, viditelné a blízké infračervené oblasti, byť ne současně. Její rozlišení a zorné pole je mnohem větší než u jiných přístrojů HST. WFC3 je jedním ze dvou nejnovějších nástrojů na palubě HST, které jsou využívány ke studiu temné energie a temné hmoty, tvorby jednotlivých hvězd a objevování nových galaxií, které dříve byly mimo dosah HST.

Spektrograf pro ultrafialové spektrum (Cosmic Origins Spectrograph - COS) je Hubbleův druhý nejnovější nástroj, který zaznamenává údaje pouze v ultrafialovém spektru. Spektrografy působí něco jako hranoly oddělující světlo z kosmu na jednotlivé barvy. To poskytuje vlnovou délku "otisk" pozorovaného objektu, což nám říká o jeho teplotě, chemickém složení, hustotě a pohybu. COS zlepšil Hubbleovo ultrafialové rozlišení téměř desetkrát.

Pokročilá pozorovací kamera (Advanced Camera for Surveys - ACS) zachycuje viditelné světlo a je určena ke studiu rané vesmírné aktivity. ACS pomáhá mapovat rozložení temné hmoty, detekuje nejvzdálenější objekty ve vesmíru, hledá hmotné planety a studuje vývoj kup galaxií. Funkce ACS byla v roce 2007 krátce přerušena díky elektrickému zkratu, ale byla opravena během 4. servisní mise v květnu 2009.

Spektrograf pro snímky kosmického dalekohledu (The Space Telescope Imaging Spectrograph - STIS) je spektrograf, který pracuje s ultrafialovým, viditelným a blízkým infračerveným světlem a je znám pro svou schopnost odhalovat černé díry. Zatímco COS nejlépe pracuje s malými zdroji světla, jako jsou hvězdy a kvasary, STIS mapuje větší objekty, například galaxie. STIS přestal fungovat kvůli technické poruše 3. srpna 2004. Jeho oprava byla provedena rovněž v průběhu 4. servisní mise.

Kamera pro blízkou infračervenou oblast s vícenásobným spektrometrem (The Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer - NICMOS) je Hubbleovo tepelné čidlo. Jeho citlivost v infračerveném spektru - lidmi vnímáno jako teplo - umožňuje pozorovat objekty skryté v mezihvězdném prachu, stejně jako hvězdné jesle a nejhlubší vesmír.

Naváděcí senzory (Fine Guidance Sensors - FGS) jsou zařízení, které ve skupině tvoří "hvězdného průvodce" a udržují HST ve správné pozici k pozorovanému objektu. FGS může být také použito pro přesné měření vzdáleností mezi hvězdami.

Všechny Hubbleovy instrumenty jsou poháněny solárním zářením. HST má solární panely, které přeměňují sluneční záření přímo na elektřinu. Část takto získané energie je ukládána do baterií, které udržují HST v chodu, nachází-li se ve stínu Země.

Krátce o Edwinu Hubbleovi

Známý díky objevu vzdálených galaxií, expanzi vesmíru a vesmírného teleskopu pojmenovaného na jeho počest je Edwin Hubble považován za jednoho z největších fyzikálních kosmologů ve světových dějinách. Byl to také on, kdo přišel se systémem organizace galaxií, kdy měly být rozděleny do skupin podle toho, z čeho byly vytvořeny, podle jejich vzdálenosti a jasnosti.

Narodil se v Missouri a jako malý měl vždycky rád hvězdy. Přesto jeho otce nikdy nenapadlo, jaké budou mít jeho příspěvky vliv. Po přestěhování do Illinois se Edwin věnoval mnoha sportům, vynikal hlavně v atletice. Jeho počáteční studium matematiky a astronomie na univerzitě v Chicagu mu umožnilo získat bakalářský titul. Poté se přihlásil a byl přijat na Oxford v Anglii, kde získal magisterský právnický titul. Po jeho službě v První světové válce, kde sloužil jako major, se vrátil do Chicaga a získal PhD z astronomie.

Je mu přisuzována teorie, že rudý posuv galaxií představuje rozpínání vesmíru, ale ve skutečnosti použil rudý posuv k výpočtu rychlosti růstu galaxií. Tak vznikl Hubbleův zákon. Tato teorie je jedním ze stavebních kamenů teorie Velkého třesku. I Einstein byl ohromen touto teorií, že ji následně použil ve svých vlastních rovnicích.

Edwin Hubble nikdy nevydal svou vlastní autobiografii, ale přispěl mnoha vědeckými poznatky na poli astronomie a kosmologie. A ačkoliv nikdy neměl nárok na Nobelovu cenu, mnozí se shodovali, že jeho pole působnosti by mělo být na seznamu oborů pro NC. Získal mnoho ocenění, včetně čestných titulů a byl jmenován členem Královské univerzity v Oxfordu.

Galerie obrázků pořízených prostřednictvím HST

Album fotografií

Pohled do vesmíru - Carole Stott
Až na konec vesmíru - George Johnson
Space Telescope Science Institute
HubbleSite
NASA
ESA - Hubble Space telescope

Zdroje obrázků:

HubbleSite