El fotógrafo cósmico extremadamente paciente: 654,38+08.00 artículos, 654,38+0 premios Nobel. ...
Sus objetivos en la última etapa se encuentran en galaxias espirales distantes, donde podría ayudar a mapear regiones de materia oscura. El análisis de las imágenes del HST incluso ayudó a los científicos a ganar el Premio Nobel en 2011 por descubrir que la expansión del universo se está acelerando.
Entonces la gente evalúa el HST de esta manera: cuando hay un problema en la Tierra, el Hubble lo resolverá.
Los "diez principales descubrimientos" de la ciencia y la tecnología
Durante los años de trabajo posteriores al HST, las observaciones astronómicas lograron un gran éxito y se publicaron una gran cantidad de observaciones, análisis e investigaciones en el campo de la astronomía El artículo tiene una alta tasa de citas.
El HST ha tomado numerosas fotografías del espacio, galaxias y estrellas. Se llevaron a cabo observaciones a largo plazo del universo en diferentes bandas de ondas; se observaron galaxias primitivas a 1.300 millones de años luz de la Tierra, y la luz emitida procedía del universo primitivo formado justo después del Big Bang. Se descubrieron cinco planetas en el sistema solar.
Además, se han logrado logros destacados en la observación e investigación de los agujeros negros, los quásares, el nacimiento y muerte de las estrellas, la edad del universo y la materia oscura.
En 2006, el HST había estado en órbita durante 15 años, había realizado muchos descubrimientos interesantes y capturado 4.500 millones de hermosas fotografías astronómicas. La revista "People" resumió sus hallazgos y enumeró los "Diez principales descubrimientos" más importantes:
Una de las principales misiones del HST es ayudar a los astrónomos a determinar la edad exacta del universo.
Los astrónomos utilizan el HST para observar las cefeidas en Andrómeda y otras constelaciones para determinar la tasa de expansión y la edad del universo. HST hace que la edad del universo tenga una precisión de 65.438+0.3 mil millones de años a 65.438+0.4 mil millones de años. Los últimos resultados de las investigaciones sitúan actualmente la edad del universo en 65.438+03.700 millones de años.
HST juega un papel importante en el estudio de la energía oscura.
La energía oscura es una fuerza misteriosa que actúa como "pedal" del gas cósmico y acelera la expansión del universo.
La información del HST sobre supernovas ayuda a los investigadores a revelar la persistencia de esta misteriosa fuerza en el universo.
HST completó la medición directa de la composición química de la atmósfera de un planeta fuera del sistema solar.
En la atmósfera de un planeta del tamaño de Júpiter se encontró sodio, hidrógeno, carbono y oxígeno.
Esta observación demuestra que el HST y otros telescopios pueden tomar muestras de composiciones químicas de las atmósferas de algunos cuerpos celestes.
HST proporciona a los astrónomos fotografías de galaxias distantes, que reflejan la escena del comienzo del universo, y proporciona información valiosa para que los científicos comprendan mejor el origen y la evolución del universo.
El HST fotografió la galaxia elíptica M87 y los datos de observación confirmaron que hay un enorme agujero negro en el centro de la mayoría de las galaxias.
El 23 de octubre de 1999 65438+, el HST capturó la escena de un estallido de rayos gamma, que fue el estallido de rayos gamma más grande registrado en ese momento.
Las imágenes tomadas muestran que estos breves destellos de radiación provienen de galaxias lejanas donde se están formando muchas estrellas muy rápidamente.
Estas imágenes también confirman que estas explosiones se originaron a partir de la desintegración de algunas estrellas gigantes.
Los astrónomos utilizan el HST para rastrear las "hogares" de algunos quásares (galaxias anfitrionas) y demostrar que están ubicados en las regiones centrales de estas galaxias.
El HST tomó imágenes del disco protoplanetario en la Nebulosa de Orión y los datos demuestran que el fenómeno de los discos de polvo cocidos en forma de disco que rodean a las estrellas jóvenes es común.
El HST capturó la escena del cometa llamado Shoemaker-Levy 9 rompiéndose en 21 fragmentos y golpeando a Júpiter en julio de 1994. La bola de fuego en forma de hongo producida por el impacto golpeó a Júpiter.
Un grupo de nebulosas planetarias que brillan con colores saltarines, captadas por el HST, representan los colores finales de una estrella moribunda.
Las nebulosas planetarias son capas exteriores gaseosas expulsadas por estrellas moribundas. Las imágenes tomadas por el HST muestran que las nebulosas planetarias se parecen a los copos de nieve, y no hay dos iguales.
Los grandes logros del HST antes del segundo mantenimiento
En abril de 1997, el HST llevaba 7 años funcionando, durante los cuales se lograron fructíferos resultados científicos.
Más de 2.000 científicos de más de 20 países de todo el mundo han utilizado el HST para realizar más de 110.000 observaciones científicas y han escrito 1.346 artículos basados en el análisis.
Los principales logros del HST durante este período incluyen: mejorar la comprensión humana de la edad y el tamaño del universo; demostrar la existencia de agujeros negros de masa ultraalta en los centros de algunas galaxias; galaxias y cúmulos de galaxias, se detectó la "galaxia primitiva" en los primeros días del universo, lo que permitió a los científicos rastrear y estudiar la historia del desarrollo del universo; realizaron observaciones en profundidad de los misteriosos quásares y su entorno; Revela más profundamente los diferentes procesos de formación de las estrellas; estudia la composición de los elementos pesados en el proceso de formación de las estrellas en los primeros días del universo. Se revela la compleja composición de la capa de gas que rodea la Estrella de la Muerte. Se han observado anillos de polvo alrededor de estrellas jóvenes en la Nebulosa de Orión, lo que revela la existencia de otros sistemas planetarios en la Vía Láctea. Se observó en detalle la colisión del cometa Shoemaker y Júpiter. Se observaron planetas como Marte; se encontró oxígeno en las atmósferas de las dos lunas de Júpiter, Europa y Ganímedes.
La cámara de infrarrojo cercano, el espectrógrafo de objetos múltiples y el espectrógrafo de imágenes instalados por segunda vez por el HST permiten al telescopio rastrear galaxias antiguas formadas unos 654,38 mil millones de años después del Big Bang y observar agujeros negros y galaxias en expansión. y estrellas en explosión en detalle y muchos cuerpos celestes.
El segundo trabajo de mantenimiento aumentó la vida útil del HST, mejoró aún más las capacidades de observación y amplió la banda de luz de observación al rango del infrarrojo cercano.
Creando una era dorada de imágenes del universo temprano
Durante el proceso de mantenimiento repetido, HST reemplazó todos los instrumentos de observación originales.
Dos de los nuevos instrumentos son muy importantes, a saber, la cámara avanzada para levantamientos (ACS) instalada durante el tercer mantenimiento y la cámara de campo amplio 3 (WFC3) instalada durante el quinto mantenimiento.
ACS puede atravesar distancias cósmicas desde la luz visible hasta la luz infrarroja, lo que lo hace ideal para medir galaxias con corrimiento al rojo y cúmulos de galaxias medianos y grandes.
WFC3 se utiliza para observar y estudiar galaxias en todas las etapas de evolución, desde galaxias jóvenes muy distantes hasta sistemas estelares más cercanos, incluidos sistemas planetarios del sistema solar y exoplanetas.
Su principal característica es su capacidad de abarcar todo el espectro electromagnético, desde la luz ultravioleta hasta la luz visible, pasando por la banda del infrarrojo cercano (NIR). Las nuevas imágenes de alta definición que obtiene en luz infrarroja lo convierten en un importante precursor de su sucesor, el telescopio Webb.
La cobertura de amplio espectro “a todo color” de WFC3 y ACS son excelentes complementos. Se considera que su colaboración conjunta marcó el comienzo de una nueva era dorada de la obtención de imágenes del universo temprano, proporcionando a los astrónomos las mejores capacidades de observación en ese momento, proporcionando una excelente calidad de imágenes de campo amplio en una amplia gama de longitudes de onda.
Exploración del universo primitivo y las galaxias
Los importantes resultados del HST en la observación del universo primitivo y las galaxias se remontan a la situación en BIGBANG cientos de millones de años después. comprender el universo primitivo y las galaxias Las galaxias primitivas son de gran importancia.
La mayoría de estos resultados se tomaron en el modo de campo ultraprofundo de HST. El instrumento utilizado en la etapa inicial fue principalmente ACS. Después de 2009, se utilizó principalmente la combinación de ACS alto y WFC3.
Este modo de observación se lleva a cabo generalmente en un área de cielo pequeña, aproximadamente una décima parte del diámetro de la luna llena, y el campo de visión contiene alrededor de 5.500 galaxias. El brillo de las galaxias más débiles es una décima parte de lo que el ojo humano puede ver, lo que dificulta "ver" incluso con instrumentos de observación avanzados. Por lo tanto, el principio de "lente gravitacional" se utiliza a menudo para enfocar y amplificar la luz emitida por la fuente de observación. Además, tomar imágenes de un universo tan distante suele requerir múltiples exposiciones prolongadas.
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Del 24 de septiembre de 2003 al 65438 de junio+65438 de octubre+65438 de junio+junio de 2004, el HST realizó unas 800 exposiciones que se realizaron en una pequeña zona de la Torre Astronómica , con un tiempo total de exposición de 11,3 días, y finalmente se tomó una fotografía.
El punto más pequeño y rojo de la fotografía muestra unas 100 galaxias distantes, probablemente las más distantes conocidas en ese momento, existiendo 800 millones de años después del Big Bang.
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En 2009, el HST capturó imágenes más lejanas y profundas del universo en luz infrarroja cercana.
En agosto de ese año, el equipo HUDF09 utilizó el canal infrarrojo WFC3 recién instalado para observar el área mencionada el mismo día. El proceso de rodaje duró 4 días, con un tiempo total de exposición de 173.000 segundos.
El corrimiento al rojo Z de la galaxia que se muestra en la foto alcanza 88,5, lo que se calcula que fue el escenario del Big Bang 600 millones de años después.
& > Utilizando el efecto de aumento de las lentes gravitacionales, se obtuvo una fotografía de una galaxia llamada MACS0647-JD.
MACS0647-JD es una galaxia muy joven que emite únicamente longitudes de onda de luz rojas. Se estima que se formó 420 millones de años después del Big Bang y tiene unos 600 años luz de diámetro, unas 250 veces más pequeño que la Vía Láctea (150.000 años luz).
Las galaxias primitivas son generalmente extremadamente inestables. En los próximos miles de millones de años, se producirán innumerables colisiones y luego se formarán gradualmente las enormes estructuras cósmicas que podemos ver.
Durante los próximos 1.300 millones de años, MACS0647-JD puede fusionarse con otras galaxias y restos de galaxias decenas, cientos o incluso miles de veces. Esta observación ayudará a los científicos a comprender cómo se formó el universo cuando surgieron las primeras estrellas y galaxias.
¡No hay más lejos, sólo más lejos!
Los descubrimientos realizados individual o conjuntamente por el HST y otro importante satélite de astronomía infrarroja de la NASA (SpitzerSpace Telescope, abreviado como SST) continúan reescribiendo la historia de la observación de las galaxias más distantes.
Es el dicho "¡No hay más lejos, sólo más lejos!"
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En mayo y septiembre de 2015, descubrí Los dos más Candidatos a galaxias distantes. La primera se llama EGS-zs8-1, que está a unos 13,1 mil millones de años luz de la Tierra. La segunda se llama galaxia EGS8p7, que está a unos 65,438+03,2 mil millones de años luz. p>Según las estimaciones actuales de la edad del universo, nacieron 600 millones y 500 millones de años después del Big Bang.
La galaxia EGS-zs8-1 tiene el corrimiento al rojo más alto jamás medido. identificada por primera vez por el HST y SST, y luego observada en detalle por el telescopio de 10 metros del Observatorio Keck en Hawaii.
Basándose en estas observaciones y análisis, los investigadores creen que la estrella en EGS-zs8. -1 tiene "edad 1". "Entre 100 millones y 300 millones de años", son estrellas muy jóvenes y las primeras estrellas después del nacimiento del universo. Por lo tanto, EGS-zs8-1 se considera una de las más antiguas. galaxias observadas hasta el momento.
Las observaciones también muestran que EGS-zs8-1 es muy activa, formando estrellas 80 veces más rápido que la Vía Láctea
Además, según el único. Observaciones de SST en esta galaxia y otras galaxias primitivas. Los científicos creen que el color puede deberse a la rápida formación de estrellas jóvenes masivas provocada por la interacción del gas primordial en estas galaxias.
Estudiar más a fondo esta galaxia. puede arrojar luz sobre la formación de galaxias tempranas y estrellas jóvenes
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En 2018, al observar el cúmulo de galaxias SPT-CLJ0615-5746, el HST tuvo mucha suerte. descubre la galaxia SPT0615-JD.
Se trata de una galaxia embrionaria muy pequeña, sólo 500 millones de años después del Big Bang. El HST utilizó el principio de lente gravitacional para tomar fotografías de esta pequeña galaxia. de la galaxia no supera los 3 mil millones de masas solares (aproximadamente 1/100 de la masa de la Vía Láctea), y su diámetro es inferior a 2.500 años luz, lo que es sólo la mitad de la Pequeña Nube de Magallanes que se considera que tiene esta galaxia. una galaxia joven que apareció poco después del Big Bang.
Aunque se han visto otras galaxias primitivas antes, todas parecen pequeños puntos rojos debido a su pequeño tamaño y distancia. p>Pero en un enorme cúmulo de galaxias en primer plano, bajo la influencia del campo gravitacional, no solo se amplifica la luz emitida por la galaxia de fondo, sino que la galaxia objetivo también se amplifica en un pequeño arco (de aproximadamente 2 segundos de arco de duración). /p>
Combinando los datos de HST y SST, esta galaxia recién nacida tiene un valor de corrimiento al rojo amplificado de hasta 10, y su tiempo se remonta a hace 13,3 mil millones de años, es decir, 400-500 millones de años. después del nacimiento del universo.
Los científicos señalaron que esta galaxia ya se encuentra en el límite de la capacidad de detección del HST, y el Telescopio Espacial Webb continuará el trabajo de seguimiento, incluidos detalles del nacimiento y evolución de las estrellas en las primeras etapas. universo y la subestructura de las galaxias primitivas.
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2014+65438+ Del 5 de octubre al 28 de septiembre de 2004, el HST observó una galaxia muy distante cerca de la constelación de Eridanus en el cielo del sur y la llamó Tayna. , WFC3 significa "recién nacido".
Esta observación e imágenes también utilizaron el principio de lentes gravitacionales para mejorar en gran medida el brillo de la galaxia, haciéndola parecer 20 veces más brillante de lo normal.
Basándose en sus datos de corrimiento al rojo, los científicos estiman que está a unos 65.438+0.33 mil millones de años de nosotros, lo que equivale a 400 millones de años después del nacimiento del universo. Fue el cuerpo celeste más lejano descubierto en. esa vez.
Tiene aproximadamente el mismo tamaño que la Gran Nube de Magallanes y la tasa de formación de estrellas es 10 veces mayor que la de la Gran Nube de Magallanes.
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HST realizó observaciones en profundidad del cielo del norte el 11 de febrero de 2005, 2065438+3, y lo descubrió en dirección a la Osa Mayor el 3 de marzo. , 2016 Se encontró la galaxia más distante, pero en ese momento no se estimó su corrimiento al rojo.
2065438+En abril de 2007, un equipo internacional dirigido por Jiang del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Pekín utilizó uno de los telescopios infrarrojos terrestres más avanzados del mundo: un telescopio de 10 metros de diámetro en Monte Hawaii El Telescopio Keck observó el espectro profundo de la galaxia. Según análisis y cálculos espectrales, se encontró que el corrimiento al rojo preciso de esta galaxia era 10957, y se confirmó que era 134 mil millones.
Debido a que el corrimiento al rojo de esta galaxia es tan alto como 11, se llama GN-z11, donde Z representa el corrimiento al rojo.
El equipo no solo leyó el corrimiento al rojo exacto del espectro, sino también otra información.
El espectro muestra tres líneas de emisión emitidas por gas ionizado secundario de carbono y oxígeno, lo que indica que la galaxia es rica en elementos distintos del hidrógeno y del helio. Esta información sugiere que las galaxias recién descubiertas pueden no ser las primeras galaxias del universo.
Este descubrimiento es de gran importancia para comprender la formación de galaxias y estrellas en el universo primitivo, y abre una ventana para estudiar objetos muy primitivos del universo.
Las imágenes conjuntas tomadas por HST y SST muestran que GN-z11 es 25 veces más pequeño que la Vía Láctea, y su masa estelar es solo el 1% de la Vía Láctea. Pero GN-z11 está creciendo muy rápido, formando estrellas a un ritmo aproximadamente 20 veces mayor que la Vía Láctea.
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Los científicos están muy entusiasmados con las observaciones y los logros de HST y SST en las profundidades del universo temprano.
El Telescopio Webb, que tiene una banda infrarroja más amplia y una mayor precisión de observación de los instrumentos, debería poder observar el universo temprano y las primeras estrellas y galaxias que están más lejos del Big Bang y a sólo unos cientos de millones de años. Es posible obtener más resultados innovadores.