Ten, który wejrzał w głąb wszechświata

Jeszcze kilka lat i amerykańska agencja kosmiczna NASA porzuci orbitalne laboratorium. Skieruje je w stronę naszej planety. Na Ziemię dotrą jedynie drobiny. Najbardziej zasłużony dla obserwacji wszechświata instrument badawczy spłonie w atmosferze.

– Nie ma zbytniej przesady w twierdzeniu, że Kosmiczny Teleskop Hubble’a od niemal dwóch dekad jest najdoskonalszym instrumentem astronomicznym, któremu wiedza o wszechświecie ogromnie dużo zawdzięcza. Jego wyjątkowa rola wynika nie z rozmiarów zwierciadła czy jakości oprzyrządowania, bo dziś na Ziemi jest wiele dużo większych teleskopów wykorzystujących znacznie bardziej wyrafinowane technologie, ale z faktu, że umieszczony został na orbicie okołoziemskiej, czyli poza atmosferą, i wobec tego może obserwować niebo w świetle niezniekształconym przejściem przez gazowo-pyłową otoczkę naszej planety, jaką jest atmosfera Ziemi – mówi dr Krzysztof Ziołkowski z Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk.

Astronomowie i fizycy nie są nawet w stanie wyobrazić sobie pracy bez tego teleskopu. Przestarzałemu już dzisiaj urządzeniu zawdzięczamy podstawowe informacje o wszechświecie. – Niezliczone odkrycia, które umożliwił teleskop Hubble’a, dotyczą wszystkich dziedzin astronomii, od fundamentalnych zagadnień kosmologicznych, jak wiek wszechświata czy istnienie tzw. ciemnej energii, poprzez strukturę i ewolucję galaktyk, aż do naszego najbliższego otoczenia kosmicznego, czyli obiektów Układu Słonecznego – dodaje dr Ziołkowski.

[srodtytul]To jeszcze nie jest złom[/srodtytul]

Mimo że teleskop się trochę zestarzał, po orbicie wokół Ziemi krąży od 1990 roku, a ostatnio na jakiś czas całkiem odmówił współpracy, za wcześnie myśleć o nim jak o orbitalnym złomie. – Hubble obserwuje w znacznie szerszym zakresie widma niż tzw. Okno atmosferyczne. Dotyczy to przede wszystkim nadfioletu, ale również podczerwieni. Widma obiektów astronomicznych w obu tych zakresach zawierają ogromną ilość informacji. W dużej mierze dzięki obserwacjom Kosmicznego Teleskopu Hubble’a udało się wyznaczyć dość dokładnie tzw. stałą Hubble’a, czyli tempo rozszerzania się wszechświata i w rezultacie – jego wiek, czyli czas, jaki upłynął od Wielkiego Wybuchu – tłumaczy prof. Andrzej M. Sołtan z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN w Warszawie.

Określenie tempa rozszerzania się wszechświata było jednym z podstawowych zadań dla teleskopu Hubble’a. Kluczem do rozwiązania tego problemu okazał się dokładniejszy niż dotąd pomiar odległości do Cefeid (gwiazdy zmienne, pulsujące) w gromadzie galaktyk w Pannie. Dzięki temu można było dokładniej oszacować stałą Hubble’a, która określa tempo rozszerzania się wszechświata. Przed wysłaniem teleskopu na orbitę błąd tego szacunku wynosił ponad 50 proc. Po przeprowadzeniu pomiarów odległości do Cefeid i innych dalekich gromad błąd zmniejszył się do 10 proc.

[srodtytul]Kometą w planetę[/srodtytul]

Drugim fundamentalnym zadaniem, jakie postawili przed orbitalnym teleskopem naukowcy, było oszacowanie przyszłości wszechświata. Astronomowie odkryli, że rozszerzanie się wszechświata, do tej pory uważane za proces ulegający spowolnieniu pod wpływem grawitacji, w rzeczywistości przyśpiesza. To przyśpieszanie potem zostało potwierdzone przez inne obserwacje.

Kolejnym ważnym osiągnięciem, które zawdzięczamy obserwacjom z Hubble’a, jest potwierdzenie powszechnego występowania czarnych dziur w centrach sąsiadujących z Mleczną Drogą galaktyk. Dowiodły tego zdjęcia, jakich dostarczył teleskop. Jeszcze w latach 60. istnienie czarnych dziur było hipotezą. Naukowcy wytypowali szereg miejsc na niebie, gdzie te hipotetyczne obiekty mogły występować. Późniejsze obserwacje potwierdziły, że czarne dziury są najprawdopodobniej centrum, wokół którego organizują się galaktyki.

Obserwacje potwierdziły także twierdzenie, że masy czarnych dziur w centrach galaktyk są silnie powiązane z ich rozmiarami. Dzięki kosmicznemu teleskopowi udało się też dokonać bardzo szczegółowych obserwacji zderzenia komety Shoemaker-Levy 9 z Jowiszem w roku 1994. To rzadkie zjawisko przypadające raz na kilkaset lat zostało znakomicie udokumentowane. Hubble został także użyty do badań obiektów znajdujących się na obrzeżach Układu Słonecznego planet karłowatych: Plutona i Eris.

Lista odkryć dokonanych za pomocą urządzeń Hubble’a jest długa: dyski protoplanetarne w Wielkiej Mgławicy w Orionie, dowody na istnienie planet pozasłonecznych krążących wokół gwiazd przypominających Słońce oraz zdjęcia wysokiej jakości optycznych odpowiedników tajemniczych rozbłysków promieniowania gamma.

Kosmicznemu teleskopowi zawdzięczamy też fotografie tzw. Głębokiego Pola oraz Ultragłębokiego Pola Hubble’a – niewielkich obszarów nieba, najbardziej odległych, które udało się sfotografować w świetle widzialnym. Na tych zdjęciach widoczne są galaktyki odległe o miliardy lat świetlnych.

W 2004 roku wykonano zdjęcie jeszcze dalej sięgające w głąb obszaru znanego jako Ultragłębokie Pole Hubble’a. Powstało ono z połączenia obrazów z trwających 11 dni obserwacji. Jest to zdjęcie najbardziej oddalonego obszaru wszechświata, jakie kiedykolwiek wykonano w świetle widzialnym.

– Wolne od zakłóceń atmosferycznych obserwacje Hubble’a są nadzwyczaj ostre. Każde zdjęcie wykonane Hubble’em zawiera mnóstwo szczegółów (z powierzchni Ziemi tak ostre zdjęcie można w pewnych warunkach wykonywać, stosując skomplikowaną technikę, tzw. optykę adaptatywną). Zdjęcia obszarów gwiazdotwórczych w Galaktyce (np. Mgławica Orzeł) i Głębokie Pola sięgające w głąb kosmosu stanowią doskonałe tego przykłady.

[srodtytul]Pędzące galaktyki[/srodtytul]

Co jeszcze wiemy dzięki teleskopowi Hubble’a? Na przykład to, że Mleczna Droga zostanie wchłonięta przez galaktykę Andromedy. Obie galaktyki pędzą w swoim kierunku z prędkością 500 tys. km na godzinę. Na razie możemy być spokojni, nastąpi to za około 2 miliardy lat. Skąd to wiemy? Dzięki zdjęciom galaktycznych zderzeń.

Czy utrzymywanie w kosmosie przestarzałego teleskopu ma sens, mimo że na orbicie jest już znacznie większy teleskop Kepler, który będzie poszukiwał planet podobnych do Ziemi wokół odległych Słońc? Na dodatek w połowie maja wystrzelone zostanie kolejne orbitalne obserwatorium Herschel badające najdalsze rejony wszechświata.