Telescopio spaziale Hubble: gli astronomi condividono 17 delle migliori foto spaziali

In questa speciale caratteristica, abbiamo invitato i migliori astronomi a selezionare con mano l'immagine del telescopio spaziale Hubble che ha la maggiore rilevanza scientifica per loro. Le immagini che hanno scelto non sono sempre i colorati scatti di gloria che popolano le innumerevoli gallerie "migliori di" su Internet, ma piuttosto il loro impatto arriva nelle intuizioni scientifiche che rivelano.

Collina di Tanya, Museo Victoria

Il mio oggetto astronomico preferito di tutti i tempi è la Nebulosa di Orione - una bella e vicina nube di gas che sta attivamente formando stelle. Ero uno studente di scuola superiore quando ho visto la nebulosa per la prima volta attraverso un piccolo telescopio e mi ha dato un tale senso di realizzazione per puntare manualmente il telescopio nella giusta direzione e, dopo un bel po 'di caccia, per rintracciarlo finalmente nel cielo (non c'era un pulsante "go-to" automatico su quel telescopio).

Certo, quello che ho visto in quella notte tanto tempo fa era una nube di gas straordinariamente delicata e vaporosa in bianco e nero. Una delle cose meravigliose fatte da Hubble è di rivelare i colori dell'universo. E questa immagine della Nebulosa di Orione è la nostra migliore possibilità di immaginare come sarebbe se potessimo andare là e vederlo da vicino.

Così molte delle immagini di Hubble sono diventate iconiche, e per me la gioia è vedere le sue belle immagini portare scienza e arte in un modo che coinvolge il pubblico. L'ingresso al mio ufficio, presenta una copia enorme di questa immagine su un muro di 4 m di larghezza e 2,5 m di altezza. Posso dirti, è un modo adorabile per iniziare ogni giornata lavorativa.

Michael Brown, Monash University

L'impatto dei frammenti di Comet Shoemaker Levy 9 con Giove nel luglio del 1994 fu la prima volta che gli astronomi avevano avvertito in anticipo di una collisione planetaria. Molti dei telescopi del mondo, compreso Hubble recentemente riparato, hanno rivolto lo sguardo sul pianeta gigante.

Il crash delle comete è stata anche la mia prima esperienza professionale di astronomia osservativa. Da una cupola gelida sul monte Stromlo, speravamo di vedere le lune di Giove riflettere la luce dei frammenti di cometa che si infrangono sul lato opposto di Giove. Sfortunatamente, non abbiamo visto lampi di luce dalle lune di Giove.

Tuttavia, Hubble ha ottenuto una visione sorprendente e inaspettata. Gli impatti sul lato opposto di Giove producevano pennacchi che si innalzavano così al di sopra delle nubi di Giove che essi furono per breve tempo visti dalla Terra.

Mentre Giove ruotava sul suo asse, vennero alla luce enormi cicatrici scure. Ogni cicatrice era il risultato dell'impatto di un frammento di cometa, e alcune delle cicatrici avevano un diametro maggiore della nostra luna. Per gli astronomi di tutto il mondo, era uno spettacolo sbalorditivo.

William Kurth, Università dello Iowa

Questa coppia di immagini mostra uno spettacolo di luci ultraviolette con aurore ultravioletto che si verifica vicino al polo nord di Saturno nel 2013. Le due immagini sono state scattate a sole 18 ore di distanza, ma mostrano cambiamenti nella luminosità e nella forma delle aurore. Abbiamo usato queste immagini per comprendere meglio l'impatto del vento solare sulle aurore.

Abbiamo usato fotografie di Hubble come quelle acquisite dai miei colleghi astronomi per monitorare le aurore mentre utilizzavamo la navicella Cassini, in orbita attorno a Saturno, per osservare le emissioni radio associate alle luci. Siamo stati in grado di determinare che la luminosità delle aurore è correlata con intensità radio più elevate.

Pertanto, posso usare le continue osservazioni radio di Cassini per dirmi se le aurore sono attive o meno, anche se non sempre abbiamo immagini da guardare. Questo è stato un grande sforzo tra cui molti investigatori Cassini e astronomi terrestri.

John Clarke, Boston University

L'immagine ultravioletta dell'aurora settentrionale di Giove mostra il costante miglioramento della capacità degli strumenti scientifici di Hubble. Le immagini STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) hanno mostrato, per la prima volta, l'intera gamma di emissioni aurorali che stavamo appena iniziando a capire.

La precedente fotocamera Wide Field Planetary Camera 2 (WFPC2) aveva mostrato che le emissioni aurorali di Giove ruotavano con il pianeta, invece di essere fissate con la direzione verso il sole, quindi Giove non si comportava come la Terra.

Sapevamo che c'erano aurora dalle correnti mega-ampere che scorrevano da Io lungo il campo magnetico fino a Giove, ma non eravamo sicuri che ciò si sarebbe verificato con gli altri satelliti. Mentre c'erano molte immagini ultraviolette di Giove prese con STIS, mi piace questo perché mostra chiaramente le emissioni aurorali dalle impronte magnetiche delle lune di Giove Io, Europa e Ganimede, e l'emissione di Io mostra chiaramente l'altezza della cortina aurorale. A me sembra tridimensionale.

Fred Watson, Australian Astronomical Observatory

Guarda bene queste immagini del pianeta nano, Plutone, che mostra i dettagli al limite estremo delle capacità di Hubble. Tra qualche giorno, saranno dei vecchi cappelli e nessuno si prenderà la briga di guardarli di nuovo.

Perché? Perché all'inizio di maggio, il veicolo spaziale New Horizons sarà abbastanza vicino a Plutone per le sue telecamere per rivelare dettagli migliori, in quanto l'imbarcazione si avvicina all'appuntamento del 14 luglio.

Eppure questa sequenza di immagini - risalente ai primi anni 2000 - ha dato agli scienziati planetari le loro migliori intuizioni fino ad oggi, i colori variegati che rivelano sottili variazioni nella chimica di superficie di Plutone. Quella regione giallognola prominente nell'immagine centrale, ad esempio, ha un eccesso di monossido di carbonio congelato. Perché questo dovrebbe essere sconosciuto.

Le immagini di Hubble sono tanto più notevoli dato che Plutone è solo 2/3 del diametro della nostra stessa luna, ma quasi 13.000 volte più lontano.

Chris Tinney, Università del New South Wales

Una volta ho trascinato mia moglie nel mio ufficio per mostrarle orgogliosamente i risultati di alcune osservazioni di imaging fatte al Telescopio Anglo-Australiano con un (allora) nuovo e (allora) modernissimo imager 8,192 x 8,192 pixel. Le immagini erano così grandi, dovevano essere stampate su più pagine A4, e poi attaccate insieme per creare una mappa enorme in bianco e nero di un ammasso di galassie che copriva un intero muro.

Sono stato schiacciato quando ha dato un'occhiata e ha detto: "Sembra una muffa".

Il che dimostra che la scienza migliore non è sempre la più bella.

La mia scelta della più grande immagine da HST è un'altra immagine in bianco e nero del 2012 che anche "sembra stampo". Ma sepolto nel cuore dell'immagine è un pallido punto apparentemente insignificante. Tuttavia rappresenta la scoperta confermata dell'esempio più freddo di una nana bruna scoperta. Un oggetto in agguato a meno di 10 parsec (32,6 anni luce) lontano dal sole con una temperatura di circa 350 Kelvin (77 gradi Celsius) - più freddo di una tazza di tè!

E fino ad oggi rimane uno degli oggetti compatti più freddi che abbiamo rilevato al di fuori del nostro sistema solare.

Lucas Macri, Texas A & M University

Nel 2004, facevo parte di una squadra che utilizzava l'Advanced Camera for Surveys (ACS) di Hubble installata di recente per osservare una piccola regione del disco di una galassia a spirale vicina (Messier 106) in 12 diverse occasioni entro 45 giorni. Queste osservazioni ci hanno permesso di scoprire oltre 200 variabili Cefeidi, che sono molto utili per misurare le distanze dalle galassie e in definitiva determinare il tasso di espansione dell'universo (appropriatamente chiamato la costante di Hubble).

Questo metodo richiede un'adeguata calibrazione delle luminanze Cefeidi, che può essere eseguita in Messier 106 grazie ad una stima molto precisa e accurata della distanza da questa galassia (24,8 milioni di anni luce, dare o prendere il 3%) ottenuta tramite osservazioni radio dell'acqua nuvole in orbita attorno al massiccio buco nero al centro (non incluso nell'immagine).

Alcuni anni dopo, fui coinvolto in un altro progetto che usava queste osservazioni come primo passo in una robusta scala di distanza cosmica e determinava il valore della costante di Hubble con un'incertezza totale del 3%.

Howard Bond, Pennsylvania State University

Una delle immagini che mi ha emozionato di più - anche se non è mai diventata famosa - è stata la nostra prima eco di luce attorno alla strana stella esplosiva V838 Monocerotis. La sua eruzione è stata scoperta nel gennaio 2002 e la sua eco luminosa è stata scoperta circa un mese dopo, sia da piccoli telescopi terrestri.

Anche se la luce dell'esplosione viaggia direttamente verso la Terra, si spegne anche di lato, riflette la polvere vicina e arriva sulla Terra in seguito, producendo l '"eco".

Gli astronauti avevano servito Hubble nel marzo del 2002, installando la nuova Advanced Camera for Surveys (ACS). Ad aprile, siamo stati tra i primi ad utilizzare ACS per le osservazioni scientifiche.

Mi è sempre piaciuto pensare che la NASA in qualche modo sapesse che la luce del V838 era in arrivo da noi a 20.000 anni luce di distanza e che ACS è stato installato appena in tempo! L'immagine, anche in un solo colore, è stata sorprendente. Abbiamo ottenuto molte più osservazioni di Hubble sull'eco nel decennio successivo, e sono alcune delle più spettacolari di tutte, e MOLTO famose, ma ricordo ancora di essere stato colpito quando ho visto questo primo.

Philip Kaaret, Università dell'Iowa

Le galassie formano stelle. Alcune di quelle stelle terminano le loro vite "normali" collassando in buchi neri, ma poi iniziano nuove vite come potenti emettitori di raggi X alimentati dal gas aspirato da una stella compagna.

Ho ottenuto questa immagine di Hubble (in rosso) della galassia di Medusa per capire meglio la relazione tra i binari dei raggi X del buco nero e la formazione stellare. L'aspetto appariscente del Medusa sorge perché è una collisione tra due galassie: i "capelli" sono i resti di una galassia lacerata dalla gravità dell'altro. Il blu nell'immagine mostra i raggi X, ripreso con l'Osservatorio a raggi X Chandra. I punti blu sono file binari del buco nero.

Il lavoro precedente aveva suggerito che il numero di binari a raggi X è semplicemente proporzionale alla velocità con cui la galassia ospite forma stelle. Queste immagini della Medusa ci hanno permesso di mostrare che la stessa relazione vale anche in mezzo a collisioni galattiche.

Mike Eracleous, Pennsylvania State University

Alcune delle immagini del Telescopio Spaziale Hubble che mi attirano molto mostrano galassie che interagiscono e si uniscono, come le Antenne (NGC 4038 e NGC 4039), i Topi (NGC 4676), la galassia Cartwheel (ESO 350-40), e molti altri senza soprannomi.

Questi sono esempi spettacolari di eventi violenti che sono comuni nell'evoluzione delle galassie. Le immagini ci forniscono dettagli preziosi su ciò che accade durante queste interazioni: la distorsione delle galassie, la canalizzazione del gas verso i loro centri e la formazione di stelle.

Trovo queste immagini molto utili quando spiego al pubblico il contesto della mia ricerca, l'accrescimento del gas da parte dei buchi neri supermassicci al centro di tali galassie. Particolarmente pulito e utile è un video realizzato da Frank Summers presso lo Space Telescope Science Institute (STScI), che illustra ciò che apprendiamo confrontando tali immagini con modelli di collisioni di galassie.

Michael Drinkwater, Università del Queensland

Le nostre migliori simulazioni al computer ci dicono che le galassie crescono scontrandosi e fondendosi l'una con l'altra. Allo stesso modo, le nostre teorie ci dicono che quando due galassie a spirale si scontrano, dovrebbero formare una grande galassia ellittica. Ma in realtà vederlo accadere è completamente un'altra storia!

Questa bellissima immagine di Hubble ha catturato una collisione di galassie in azione. Questo non ci dice solo che le nostre previsioni sono buone, ma ci consente di iniziare a elaborare i dettagli perché ora possiamo vedere cosa succede realmente.

Ci sono fuochi d'artificio di una nuova formazione stellare innescata mentre le nuvole di gas si scontrano e si verificano enormi distorsioni mentre le braccia a spirale si rompono. Abbiamo ancora molta strada da fare prima di capire completamente come si formano le grandi galassie, ma le immagini come questa stanno indicando la strada.

Roberto Soria, ICRAR-Curtin University

Questa è la vista più alta risoluzione di un getto collimato alimentato da un buco nero supermassiccio nel nucleo della galassia M87 (la più grande galassia nell'ammasso della Vergine, 55 milioni di anni luce da noi).

Il getto spara dalla regione del plasma caldo che circonda il buco nero (in alto a sinistra) e possiamo vederlo scorrere attraverso la galassia, su una distanza di 6000 anni luce. La luce bianca / viola del getto in questa immagine sbalorditiva è prodotta dal flusso di elettroni che si muovono a spirale intorno alle linee del campo magnetico ad una velocità di circa il 98% della velocità della luce.

Comprendere il bilancio energetico dei buchi neri è un problema stimolante e affascinante in astrofisica. Quando il gas cade in un buco nero, un'enorme quantità di energia viene rilasciata sotto forma di luce visibile, raggi X e getti di elettroni e positroni che viaggiano quasi alla velocità della luce. Con Hubble, possiamo misurare la dimensione del buco nero (mille volte più grande del buco nero centrale della nostra galassia), l'energia e la velocità del suo getto e la struttura del campo magnetico che lo collima.

Jane Charlton, Pennsylvania State University

Quando la mia proposta di Hubble Space Telescope è stata accettata nel 1998, è stato uno dei più grandi brividi della mia vita. Immaginare che, per me, il telescopio catturerebbe Stephan's Quintet, uno straordinario gruppo compatto di galassie!

Nei prossimi miliardi di anni le galassie Quintetto di Stephan continueranno nella loro maestosa danza, guidate dall'attrazione gravitazionale reciproca. Alla fine, si fonderanno, cambiano le loro forme e alla fine diventeranno uno.

Da allora abbiamo osservato diversi altri gruppi compatti di galassie con Hubble, ma Stephan's Quintet sarà sempre speciale perché il suo gas è stato rilasciato dalle sue galassie e si accende in esplosioni drammatiche di formazione stellare intergalattica. Che bella cosa essere vivi in ​​un momento in cui possiamo costruire l'Hubble e spingere le nostre menti a intravedere il significato di questi segnali dal nostro universo. Grazie a tutti gli eroi che hanno creato e mantenuto Hubble.

Geraint Lewis, Università di Sydney

Quando Hubble fu lanciato nel 1990, stavo iniziando il mio dottorato. studi sul lensing gravitazionale, l'azione della massa che piega i percorsi dei raggi luminosi mentre viaggiano attraverso l'universo.

L'immagine di Hubble del massiccio ammasso di galassie, Abell 2218, mette a fuoco questo obiettivo gravitazionale, rivelando come l'enorme quantità di materia oscura presente nel cluster - materia che lega insieme le centinaia di galassie - ingrandisce la luce da fonti molte volte di più distante.

Mentre fissi profondamente nell'immagine, queste immagini altamente ingrandite sono evidenti come lunghe strisce sottili, le visioni distorte delle galassie bambino che sarebbero normalmente impossibili da rilevare.

Ti fa riflettere sul fatto che tali lenti gravitazionali, che agiscono come telescopi naturali, usano la forza gravitazionale della materia invisibile per rivelare dettagli incredibili dell'universo che normalmente non possiamo vedere!

Rachel Webster, Università di Melbourne

Il lensing gravitazionale è una manifestazione straordinaria dell'effetto della massa sulla forma dello spazio-tempo nel nostro universo. Essenzialmente, dove c'è massa, lo spazio è curvo, e così gli oggetti visti in lontananza, al di là di queste strutture di massa, hanno le loro immagini distorte.

È un po 'come un miraggio; davvero questo è il termine che il francese usa per questo effetto. Agli albori del Telescopio Spaziale Hubble apparve un'immagine degli effetti di lente di un massiccio ammasso di galassie: le minuscole galassie di fondo erano tese e distorte, ma abbracciavano l'ammasso, quasi come un paio di mani.

Ero stordito. Questo era un tributo alla straordinaria risoluzione del telescopio, che operava molto al di sopra dell'atmosfera terrestre. Viste da terra, questi straordinari ciuffi di luce galattica sarebbero stati spalmati e non distinguibili dal rumore di fondo.

La mia classe di astrofisico del terzo anno ha esplorato i 100 Top Shots di Hubble, e sono rimasti molto colpiti dagli straordinari, ma veri colori delle nuvole di gas. Tuttavia, non posso andare oltre un'immagine che mostra l'effetto della massa sulla stessa struttura del nostro universo.

Kim-Vy Tran, Texas A & M

Con la Relatività Generale, Einstein postulò che la materia cambia spazio-tempo e può piegare la luce. Una conseguenza affascinante è che oggetti molto massicci nell'universo amplificheranno la luce da galassie lontane, diventando in sostanza telescopi cosmici.

Con il telescopio spaziale Hubble, abbiamo ora sfruttato questa potente capacità di guardare indietro nel tempo alla ricerca delle prime galassie.

Questa immagine di Hubble mostra un alveare di galassie che hanno abbastanza massa per piegare la luce da galassie molto lontane in archi luminosi. Il mio primo progetto come studente laureato è stato quello di studiare questi oggetti notevoli, e uso ancora oggi l'Hubble per esplorare la natura delle galassie nel tempo cosmico.

Alan Duffy, Swinburne University of Technology

Per l'occhio umano, il cielo notturno in questa immagine è completamente vuoto. Una regione minuscola non più spessa di un chicco di riso tenuto a braccia tese. Il telescopio spaziale Hubble è stato puntato su questa regione per 12 giorni interi, lasciando che la luce colpisse i rivelatori e lentamente, ad uno ad uno, le galassie apparivano, fino a che l'intera immagine era piena di 10.000 galassie che si estendevano sull'universo.

I più distanti sono piccoli punti rossi a decine di miliardi di anni luce di distanza, risalenti a un periodo di poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang. Il valore scientifico di questa singola immagine è enorme. Ha rivoluzionato le nostre teorie su come potrebbero formarsi le prime galassie e quanto rapidamente potrebbero crescere. La storia del nostro universo, così come la ricca varietà di forme e dimensioni della galassia, è contenuta in una singola immagine.

Per me, ciò che rende veramente straordinaria questa immagine è che dà uno sguardo alla scala del nostro universo visibile. Così tante galassie in un'area così piccola implicano che ci sono 100 miliardi di galassie su tutto il cielo notturno. Un'intera galassia per ogni stella nella nostra Via Lattea!

James Bullock, Università della California, Irvine

Questo è ciò che riguarda Hubble. Una singola visione che ispira timore reverenziale può smascherare così tanto il nostro universo: il suo lontano passato, la sua assemblea in corso e persino le leggi fisiche fondamentali che legano tutto insieme.

Stiamo sbirciando nel cuore di un ammasso di galassie. Quelle palle incandescenti bianche sono galassie giganti che dominavano il centro del cluster. Guarda da vicino e vedrai brandelli di luce bianca che vengono strappati via da loro! L'ammasso agisce come un frullatore gravitazionale, agitando molte galassie individuali in un'unica nuvola di stelle.

Ma l'ammasso stesso è solo il primo capitolo della storia cosmica che viene rivelata qui. Vedi quei deboli anelli e archi blu? Quelle sono le immagini distorte di altre galassie che si trovano molto lontano.

L'immensa gravità dell'ammasso fa sì che lo spazio-tempo attorno a esso si deformi. Quando la luce delle galassie lontane passa, è costretta a piegarsi in forme strane, come una lente d'ingrandimento deformata che distorce e illumina la nostra visione di una debole candela. Facendo leva sulla nostra comprensione della Relatività Generale di Einstein, Hubble sta usando l'ammasso come telescopio gravitazionale, permettendoci di vedere più lontano e più debole che mai possibile. Stiamo guardando molto indietro nel tempo per vedere le galassie com'erano più di 13 miliardi di anni fa!

Come teorico, voglio capire l'intero ciclo di vita delle galassie - come sono nate (piccole, blu, scoppiando di nuove stelle), come crescono e infine come muoiono (grandi, rosse, svanendo con la luce dell'antica stelle). Hubble ci consente di collegare queste fasi. Alcune delle galassie più deboli e distanti di questa immagine sono destinate a diventare galassie mostruose come quelle bianche incandescenti in primo piano. Stiamo vedendo il passato e il presente lontani in un'unica immagine gloriosa.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation di Tanya Hill con gli autori contributivi 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 e William Kurth. Leggi l'articolo originale qui.