Alheimurinn – sjónaukar
Lestími: 8 mínútur
Hubble-sjónaukinn
Manneskjan hefur alltaf horft til himins og undrast hvað væri að finna þarna úti.
En það var fyrst eftir að Hubble sjónaukanum var skotið á loft þann 24. apríl 1990 að við fengum fyrir alvöru að sjá fjarlægar stjörnuþokur og stjörnuklasa sem umlykja plánetu okkar.
Nokkrar frábærar myndir Hubbles
M1 – Krabbaþokan.
Leifar gríðarstórrar sprengistjörnu.
M16 – Arnarþoka
Stöplarnir eru úr köldu gasi og ryki og eru myndunarstaðir nýrra stjarna.
M42 – Óríonþokan
Nálægasti staður frá Jörðu þar sem nýjar stjörnur myndast, í 1500 ljósára fjarlægð
M62 – Kúluþyrping
Í stjörnumerkinu Naðurvaldi
Fyrir komu Hubble-sjónaukans höfðu stjarnfræðingar horft út í alheim í gegnum sjónauka frá jörðu niðri. Og þrátt fyrir að þeir hafi getað afhjúpað sum af leyndarmálum alheims var einn vandi til staðar.
Lofthjúpur jarðar slævði útsýni sjónaukanna með sínu verndandi lagi af gasi og ryki. Það var því ýmislegt sem við gátum grillt í en mun meira sem við gátum hreinlega ekki séð.
NASA hóf því upp úr 1960 að gera áætlanir fyrir smíði á stórum geimsjónauka sem átti að senda á braut um jörðu og þaðan mynda alheim í áður óþekktum gæðum.
NASA: Hubble er snúinn aftur eftir mikil tæknileg vandamál
Hubble hefur í meira en þrjá áratugi veitt okkur betri skilning á alheimi með afar nákvæmum myndum utan úr geimnum. En þann 23. júní árið 2001 urðu tæknilegar bilanir í þessum magnaða smíðisgrip.
NASA tók á móti villuboðum frá þeirri tölvu sem stýrir gagnasöfnun Hubbles og sendir upplýsingar til jarðar. Og ekki nóg með það því varatölvan sem á að sjá til þess að þess háttar villur stöðvi ekki starf sjónaukans, bilaði einnig.
En nú er búið að laga þetta. Eftir að hafa prófað mörg varakerfi fundu verkfræðingarnir út að villan stafaði af vandamálum með straumgjafann og að skipta út varakerfi var hreint ekki auðvelt.
„Skiptin kröfðust 15 tíma stjórnunar á geimfarinu frá jörðu. Slökkva þurfti á miðlægu tölvunni og varatölva í fullkomnu standi tók tímabundið við stjórn geimfarsins. Það þurfti að kveikja á fjölmörgum íhlutum sem höfðu aldrei verið prófaðir í geimnum áður,“ segir Jin Jeletik sem er verkefnastjóri fyrir Hubbl-sjónaukann.
Sem betur fer tókst þessi umfangsmikla viðgerð ágætlega og þann 17. júlí tók sjónaukinn að taka myndir af geimnum á ný.
Hubble ferðaðist langt út í geim
Það liðu samt 30 ár áður en Hubble-sjónaukinn gat loksins yfirgefið jörðina um borð í geimferjunni Discovery.
Hubble-verkefninu var m.a. seinkað vegna Challanger-harmleiksins árið 1986. Til stóð nefnilega að senda Hubble-sjónaukann út í geim árið 1985 en þegar eldflaugin Challenger sprakk í geimskoti var sett bann á frekari tilraunir í tvö ár.
Á þeim tíma vann NASA að því að hámarka og betrumbæta sjónaukann frekar og árið 1990 var Hubble loksins tilbúinn í sína jómfrúarferð. Geimskotið gekk ágætlega en því miður sýndu fyrstu myndir Hubble alvarlegan galla í aðalspegli sjónaukans.
Aðalspegillinn er fullkomlega slípaður til en hafði þó ranga lögun sem fól í sér að Hubble sjónaukinn tók óskýrar myndir. Þetta olli stjórnendum hjá NASA miklum áhyggjum, því þrátt fyrir að skipta mætti út mörgum íhlutum í sjónaukanum var aðalspegillinn ekki einn af þeim.
Sem betur fer fengu tæknimenn hjá NASA snjalla hugmynd.
Svona virkar Hubble-sjónaukinn
Sólarþil og snúðvísar halda Hubble í gangi
Hubble-sjónaukinn fær orku sína frá tveimur stórum sólarþiljum og heldur stefnu sinni og stöðugleika í geimnum með hjálp sérstakra mekanískra tækja sem nefnast snúðvísar.
Án snúðvísanna er hætt við að Hubble færist of nálægt jörðu eða sólu sem gæti eyðilagt viðkvæman búnað sjónaukans.
Aðalspegill fangar jafnvel hið minnsta ljós
Hubble-sjónaukinn er búinn næstum 2,5 metra löngum aðalspegli sem á að fanga eins mikið ljós og mögulegt er þar sem það er nauðsynlegt til að geta tekið skýrari myndir.
Útsýnisstaður Hubble í geimnum gerir einnig kleift að fanga innrautt og útfjólublátt ljós sem ekki er hægt að sjá í sjónaukum á jörðu niðri vegna lofthjúpsins. Með því að fanga þessar ljósuppsprettur getur Hubble sýnt okkur smáatriði frá afar ungum stjörnum.
Hubble skiptir um sjónarhorn með hjóli
Hubble hefur enga hreyfla sem geta knúið hann áfram eða hjálpað honum við að snúast til. Engu að síður fer sjónaukinn á mikilli ferð á braut sinni um jörðu. Á einungis 95 mínútum hefur Hubble lagt að baki heilan hring um jörðu.
Eigi Hubble að breyta sjónarhorni sínu þarf að snúa nokkrum litlum hjólum í gagnstæða átt. Hubble getur þannig snúist um 90° á 15 mínútum með slíkri aðgerð.
Hubble fær kontaktlinsur
Árið 1993, þremur árum eftir geimskotið, heimsóttu geimfarar Hubble-sjónaukann til að koma fyrir eins konar kontaktlinsum á sjónaukanum sem leiðréttu gallann í aðalspeglinum.
Síðan hefur þessi magnaði sjónauki tekið afar skýrar myndir af fyrirbærum alheims og veitt okkur þannig betri skilning á þeim.
Hubble-sjónaukinn sýndi t.d. að nýfæddar stjörnur í stjörnuþokunni Orion voru með sérkennandi skífur úr gasi og ryki í kringum sig sem er líklega það sem á sér stað þegar plánetukerfi myndast.
Hubble-sjónaukinn er nefndur eftir Edwin Hubble
Hubble-sjónaukinn hefur fengið nafn sitt eftir bandaríska stjarnfræðingnum Edwin Hubble sem árið 1924 sýndi fram á hvernig stjörnuþokur færast í sífellu lengra burt hver frá annarri.
Hann ályktaði því að alheimur sé sífellt að þenjast út en fyrir vikið fæddist önnur spurning sem enn er ósvarað – hvenær byrjaði alheimur og hvar endar hann?
Ljós og litir geta afhjúpað líf í geimnum
Gögn frá Hubble hafa einnig sýnt fram á nokkuð sem stjarnfræðingar telja að séu vatnssameindir á fjarplánetunni K2-18B – en þær eru mikilvægur grunnur lífs eins og við þekkjum það.
Hubble-sjónaukinn mælir ljós sem kemur frá stjörnum annarra sólkerfa og síast í gegnum lofthjúp á fjarplánetum.
Þegar ljósið fer í gegnum lofthjúp sveigir það ýmist, endurkastast eða er tekið upp af sameindum í lofthjúpnum. Það er með þessum hætti sem sameindirnar sem bera bylgjulengdir ljóss – og þar með lit – ná fram til Hubble-sjónaukans.
Út frá greiningum á þessum litum hafa stjarnfræðingar getað ályktað að á K2-18B er afar lítið ljós á einmitt þeim bylgjulengdum sem samsvara vatnssameindum en það gerir fjarplánetuna kandidat fyrir líf.
Hubble-sjónaukinn sýndi fram á vatn með ljósi
Hubble-sjónaukinn hefur gert þessa undraverðu uppgötvun með því að fanga og greina þær ljósbylgjur sem hafa verið á leiðinni í gegnum lofthjúp K2-18B.
1. Ljós frá stjörnu skellur á lofthjúp plánetu
Fjarplánetan K2-18B fer fram fyrir stjörnu sína. Hluti ljóssins skellur á lofthjúpi plánetunnar.
2. Sameindir fanga og endurkasta ljósi
Sameindir lofthjúpsins fanga ljós á tilteknum bylgjulengdum og endurkasta eða sveigja ljós á öðrum bylgjulengdum.
3. Bylgjulengdir afhjúpa vatn
Mælingar Hubble-sjónaukans sýna að lofthjúpur plánetunnar drekkur aðallega í sig innrautt ljós nærri bylgjulengdinni 1.400 nanómetrar sem samsvarar sameindum vatnsgufu.
Nýir ofursjónaukar eiga að leita að lífi
Fram til þessa hefur Hubble-sjónaukinn og hinn aflagði Kepler-sjónauki rutt brautina fyrir leit okkar að lífi í geimnum. Og þrátt fyrir að Hubble muni ekki snúa aftur til jarðar í bráð er ný kynslóð af geimsjónaukum á leiðinni til að aðstoða við þetta verkefni.
Þessi stóru og nákvæmari geimsjónaukar munu samkvæmt fræðimönnum veita okkur fyllri mynd af fjarplánetum. Sjónaukarnir munu m.a. leita eftir súrefni, metani og koltvísýringi í lofthjúpi pláneta – allt eru þetta möguleg merki um líf.
TESS skoðar 3.000 fjarplánetur
Nafn: Transiting Exoplanet Survey Satellite, TESS.
Geimskot: 2018
Gerð: Sjónauki fyrir sýnilegt ljós
Geimsjónaukinn TESS mun leita eftir plánetum af öllum stærðum, allt frá agnarsmáum ísplánetum til gasrisa. Sjónaukinn mun mæla ljós frá 500.000 stjörnum sem eru í allt að 200 ljósára fjarlægð frá jörðu. NASA væntir þess að TESS finni 3.000 nýjar fjarplánetur og að um 500 þeirra séu á stærð við eða litlu stærri en jörðin.
Ofurskarpur sjónauki í leit að vatni
Nafn: James Web Space Telescope, JWST
Geimskot: 2021
Gerð: Innrauður sjónauki
Geimsjónaukinn James Webb er búinn spegli sem er 6,5 metrar í þvermál og getur fangað varmageislun frá plánetum á brautum um stjörnur nærri sólkerfinu. Greiningar á því ljósi á stjörnu sem fer í gegnum lofthjúp plánetunnar getur m.a. sýnt hvort vatn sé að finna á viðkomandi plánetu.
34 smásjónaukar leita að eftirmyndum jarðar
Nafn: Planetary Transit and Oscilations of Stars, PLATO
Geimskot: 2024
Gerð: Fjölnota sjónauki
PLATO samanstendur af 34 litlum sjónaukum sem gera kleift að rannsaka gríðarstórt snið af stjörnuhimninum. Stefnt er að því að sjónaukinn geti skoðað um milljón stjörnur og fundið meira en þúsund fjarplánetur á stærð við eða litlu stærri en jörðina sem liggja á byggilegum svæðum nærri stjörnu sinni.
Arftaki Keplers rýnir beint á plánetu
Nafn: White-Field Infrared Survey Telescope, WFIRST
Geimskot: Upp úr 2020
Gerð: Innrauður sjónauki
Þær fjölmörgu fjarplánetur sem Kepler-sjónaukinn fann er viðfangsefni WFIRST. Ráðgert er að sjónaukinn kanni lofthjúp plánetanna með beinum hætti með aðstoð kórónusjáar, þar sem innbyggð plata í sjónaukanum hindrar beint ljós frá stjörnunni þannig að hún sjái einungis krans ljóssins.
Risasjónauki á að finna efnasamsetningu lífs
Nafn: Advanced Technology Large-Apetur Space Telescope, ATLAST
Geimskot: 2025
Gerð: Optískur, útfjólublár og nærinnrauður sjónauki
Með spegil sem er heilir 10 metrar og aðskildan sólarskerm mun ATLAST kanna fjarplánetur með beinum hætti úr allt að 100 ljósára fjarlægð og leita eftir efnasamsetningum sem geta verið til marks um líf.
Birt 22.08.2021
Charlotte Kjaer
