25 Jahre Hubble Weltraumteleskop - Seit April 24, 1990 ! www.aguz.ch www.aguz-beobachter.ch
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25 Jahre Hubble Weltraumteleskop
Seit April 24, 1990
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Ein Vortrag von:
Peter Englmaier
Astronomische Gesellschaft
www.aguz.ch Urania Zürich (AGUZ)
www.aguz-beobachter.ch
Hubble: von der Idee zum Start
1977
US Kongress finanziert
das „Projekt
Weltraumteleskop"
1957
Sputnik
1969
Apollo 11
1946 Mondlandung 1990
Spitzer’s Vision Hubble is launched
vom Weltraumteleskop
1958 1976
NASA wird gegründet Kombinierte Budgeteingabe
1962
National Academy of Sciences erklärt 1985
ein grosses Weltraumteleskop zur Hubble fertig gestellt
nationale Priorität für die USA
1946: der Astrophysiker Lyman Spitzer beschreibt in einer Publikation die Vorteile eines Weltraumteleskops. Weil die Erdatmosphäre die Bilder von erdgebundenen Teleskopen begrenzt wäre der Hauptvorteil eines Weltraumteleskops die nur instrumentell begrenzte Auflösung. Zu der Zeit gab es noch keine
Raumfahrt, d.h. Astronomen träumten schon von Weltraumteleskopen bevor sie gebaut werden konnten (diese Bild von Spitzer wurde Jahrzehnte später in Princeton University aufgenommen, wo er Leiter des Departements für Astrophysik wurde.
Nach dem Sputnik Schock wurde 1958 die NASA gegründet.
1962 empfahl die Nationale Akademie der Wissenschaften der USA, dass ein Weltraumteleskop eine der nationalen wissenschaftlichen Prioritäten werden sollte. Daraufhin wurden rund um die Welt Ideen für Observatorien und Instrumente entwickelt.
1976 haben dann die NASA und die Europäische ESA einen gemeinsamen Projektvorschlag eingereicht. Durch diese Zusammenarbeit wurde eine breite finanzielle und wissenschaftliche Unterstützung erreicht (ESA: 15% Unterhaltskosten).
1977: Der US Kongress finanziert des Projekt
1985: Fertigstellung, aber Start verzögert wegen Challenger (Space Shuttles gab es erst seit 1979)
24. April 1990: Start in Orbit
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National Academy of Science photo credit: MAXWELL MACKENZIE/NAS
Capitol Building photo credit: Architect of the Capitol
Shuttle Launch credit: NASA/KSC
Lyman Spitzer credit: NASA
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Hubble construction: NASA
Start: 24 April 1990
Transporter: Space Shuttle Discovery (STS-31)
Gewicht: 11,113 kg
Maximaler Durchmesser: 4.2 m
Länge: 13 m
Bahnhöhe: 556-560 km
Umlaufszeit: 96-97 Minuten
Bahngeschwindigkeit: 27'037 km/h
Bahnneigung 28.5°
Hier die technischen Daten zum Start. Interessant ist, dass das HST mit 28.5 Grad gegen den Äquator um die Erde läuft. Das Teleskop bewegt sich dadurch ungefähr entlang der Ekliptik wodurch die Sonne in der Bahnebene liegt und die Solarpannels immer gleich ausgerichtet bleiben können. Die Dimensionen
entsprechen dem maximal im Space Shuttle vorhandenen Platz. Das HST war der erste Satellit, der für regelmässige Wartungsmissionen des Space Shuttles konstruiert wurde.
Nach dem Start Nach Reparatur im Orbit
Galaxie M100
Nach dem Start hat sich herausgestellt, dass das HST einen fatalen Fehler hatte. Der Spiegel war sehr präzise aber falsch geschliffen worden, weil eine für die Messung erforderliche Linse falsch positioniert gewesen war. Um Kosten zu sparen war eine Endkontrolle des fertig zusammengesetzten Teleskops am
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Boden eingespart worden.
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Der Fehler wurde „repariert" in dem ein Instrument mit dem Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement (COSTAR) vertauscht wurde. Alle später im HST eingebauten Instrumente hatten bereits eine eingebaute Korrektur wodurch COSTAR im Jahr 2009 wieder entfernt werden konnte.
Hubble wurde noch weitere 4 mal „aufgefrischt"
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/1994/01/
Dieses Bild zeigt die letzte Service Mission 4 im Mai 2009 - der fünfte Besuch des Shuttles weil Mission 3 in zwei Teilen erfolgte. Nur durch die regelmässige Wartung im Weltall konnte Hubble so lange und so intensiv genutzt werden. Neben den Wissenschaftlern und Ingenieuren haben somit auch Astronauten wesentlich zum Erfolg von Hubble beigetragen.
Raum/Zeitdistanz Planeten Sterne Galaxien Universum
Minuten/Stunden 4-20'000 Lichtjahre 1’000'000-1'000'000'000 >1’000'000'000 LJ
Lichtlaufzeit zur Erde
Ein wichtiges Ergebnis von Hubble sind die vielen auch für Laien interessanten Bilder. In den folgenden Minuten möchte ich Ihnen nur ein paar dieser Ergebnisse näher bringen.
Auf den folgenden Seiten ist immer diese Zeitachse abgebildet. Ein Blick ins Weltraum ist auch immer ein Blick zurück in die Vergangenheit, denn je weiter ein Objekt entfernt ist, desto länger ist auch das Licht unterwegs. Ich fange an mit Planeten - die innerhalb unsers Sonnensystems nur Minuten bis Stunden
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weit entfernt.
Die Sterne bis zu 20 000 Jahre, die Galaxien Millionen/Milliarden
1995
2009
2014
Jupiter: der schrumpfende „Grosse rote Fleck"
Raum/Zeitdistanz Planeten
Minuten/Stunden
Sterne Galaxien Universum
Lichtlaufzeit zur Erde
Bleiben wir zunächst im Sonnensystem.
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Hubble beobachtet die Wettersysteme von Jupiter bis Neptun und trägt so zu unserem Verständnis von der Dynamik von Planetenatmosphären bei.
Der Grosse rote Fleck vom Jupiter ist ein Phänomen welches die Physiker seit seiner Entdeckung 1664 beschäftigt. Ein gigantischer Sturm der seit mindestens 350 Jahren tobt. Anfangs war er so gross, dass die Erde dreimal hingepasst hätte. seitdem ist er sichtlich geschrumpft, aber immer noch so gross wie die
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Erde.
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Die Bilder wurden mit WFPC2 (bis 2009) und WFC3 (2014) gemacht. Das grosse Bild zeit Jupiter im Jahr 2007 zusammen mit dem Mond Ganymede.
Jupiter ist 5.2 AE von der Sonne entfernt (778 Millionen km) und hat einen Durchmesser von 143’000 km.
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/solar-system/2014/24/
Künstlerische Darstellung
Europa: Wasser?
Raum/Zeitdistanz Planeten
Minuten/Stunden
Sterne Galaxien Universum
Lichtlaufzeit zur Erde
Auf der linken Seite sehen wir hier den Jupiter-Mond Europa wie wir ihn von den Raumsonden her kennen. Hubble kann Europa nicht so detailliert aufnehmen. Trotzdem konnte Hubble mit Hilfe des Spectrografen die Elemente Wasserstoff und Sauerstoff in einer Art Polarlicht nachweisen. Die Signale wurden als
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Nachweis gewertet, dass Wasserdampf aus dem Mondinneren ausströmt und im Magnetfeld aufgebrochen wird.
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Europa ist einer der 4 Jupitermonde die Galileo im Jahr 1610 entdeckt hat.
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2013/55/
Saturn's Ringe und Polarlicht
Jupiter's Polarlicht Raum/Zeitdistanz Planeten
Minuten/Stunden
Sterne Galaxien
Lichtlaufzeit zur Erde
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Hier sieht man Falschfarbenaufnahmen aus dem Jahren 1998 und 2005. Das ‚blaue' Licht an den Polen von Jupiter und Saturn ist in Wirklichkeit für das Auge unsichtbares UV Licht. Zudem wird UV Licht in der Erdatmosphäre blockiert und ist deshalb nur vom Weltraum und hohen Bergen aus messbar.
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Das Polarlicht wird wie auf der Erde von Elektronen erzeugt die schnell entlang des Magnetfelds der Planeten laufen und Gasmoleküle durch Stoss zum Leuchten bringen.
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Die drei Punkte im Jupiter’s Polarlicht zeigt helle Punkte die auf Magnetfeldlinien zurückgehen die zu den drei grössten Monden Io, Ganymede, Europa (von links nach rechts). Der Punkt von Io ist besonders hell.
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Während Polarlichter auf der Erde Stunden bestehen können, haben die Saturnbewohner mehrere Erdtage Zeit das Spektakel zu beobachten.
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/1998/04/
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2000/38/
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2005/06/
Künstlerische Darstellung
Pluto & New Horizons Mission
HST observations
HST observation of Eris
HST observation
of Quaoar
Obwohl jetzt die Sonde ‚New Horizons‘ neue und bessere Ergebnisse liefert, hat Hubble bereits wichtige Vorarbeit geleistet und 4 Monde um Pluto entdeckt: Nix, Hydra, Styx und Kerberos. Nur der grösste Mond Charon war schon vor Hubble entdeckt worden.
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2014/47/full/
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/solar-system/pluto/2010/06/
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/solar-system/pluto/2012/32/ and related links
http://www.nasa.gov/nh_new-horizons-spots-small-moons-orbiting-pluto/#.VPnlP2TF_b4
http://pluto.jhuapl.edu/
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/solar%20system/2007/24/image/c/format/web/
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2002/17/Carina Nebula
Raum/Zeitdistanz Sterne
Planeten 4-20'000 Lichtjahre Galaxien Universum
Lichtlaufzeit zur Erde
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Es geht weiter ausserhalb unsers Sonnensystems. Hubble hat sich intensiv mit Geburt und Tod von Sternen in der Milchstrasse und nahen Galaxien beschäftig.
Hier ist eine Aufnahme vom Carina Nebel aus dem Jahr 2007. Diese Aufnahme, die aus vielen einzelnen Bildern zusammengesetzt ist, zeigt einen Ausschnitt mit 50 Lichtjahren Durchmesser aus dem zentralen Bereich. Hier findet in astronomisch schneller Folge Sternentstehung und Sterntod statt. Sehr
massereiche Sterne entstehen, blasen starke Sternwinde und intensive UV Strahlung in die sie umgebene Gaswolke und sorgen so für Turbulente Ströhmungen. Die Sterne sind aus einer besonders massereichen Gaswolke (GMC) entstanden und zerstreuen das übrig gebliebene Gas. Der Nebel (die Wolke)
enthält mehr als ein Dutzend dieser besonders schweren Sterne mit 50-100 mal so viel Masse wie die Sonne.
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Eta Carina auf der linken Seite ist bereits im Endstadium und wird „demnächst" als Supernova explodieren.
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Die Sternwinde haben zudem die Umgebung komprimiert und so bereits zu einer zweiten Sterngeneration geführt.
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Eta Carina is ca. 7 500 Lichtjahre von uns entfernt.
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2007/16/Eta Carinae
Raum/Zeitdistanz Sterne
Planeten 4-20'000 Lichtjahre Galaxien Universum
Lichtlaufzeit zur Erde
Der Stern Eta Carina treibt zwei Blasen in den Raum (entlang der Polachse) und es werden seitt 200 Jahren Helligkeitsausbrüche beobachtet. Modellrechnungen haben ergeben, dass Eta Carina wegen seiner grossen Masse bereits in einer Million Jahren als Supernova explodieren wird. Viele der in den Blasen
sichtbaren Strukturen (wie die Kerben) können noch nicht erklärt werden und sind Gegenstand intensiver Forschungen. Aus der Spektralanalyse kann viel über das kurze intensive Leben von Eta Carina gelernt werden. Spektren sind auch häufig die wichtigste Information über Objekte die zu weit entfernt oder zu
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klein sind um Bildinformationen zu erhalten.
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2007/16/
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/1996/23/image/a/
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2009/25/image/av/M16 „Säulen der Schöpfung" (1995) ZEITKONTROLLE: noch 20 Minuten! Bild 1 von 3: Die sogenannten „Säulen der Schöpfung“ im Adlernebel M16. Dieses Bild aus dem Jahr 1995 stand noch von der WFPC2. Typisch für diese Kamera war die weggeschnittene Ecke oben Rechts. Das kleine Quadrat oben rechts hat eine höhere Auflösung wodurch die spezielle Form der Bilder ! entsteht. Die WFPC2 hat 1993 bei der ersten Reperaturmission die WF/PC Kamera ersetzt. Die „Säulen“ sind 6'500 LJ von uns entfernt und nur wenige Lichtjahre lang und enthalten genug Gas, welches dicht genug ist um unter seiner eigenen Gravitationskraft zu kollabieren und junge Sterne zu bilden. Ähnlich zum Carina Nebel werden die Wolken durch den Wind und die UV-Strahlung von jungen ! heissen Sternen aufgelöst. http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/1995/44/
M16 „Säulen der Schöpfung“: Optisch (2015) Bild 2 von 3: Im Jahr 2009 wurde die WFPC2 durch eine bessere Kamera mit dem Namen WFC3 ersetzt. Dieses Bild ist damit im Jahr 2015 entstanden und hat die doppelte Auflösung und zeigt zudem einen grösseren Bereich. Man erkennt wie Gas nach unten weg geblasen wird und sieht, dass es hier „Säulen" jeder Grösse ! gibt. http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2015/01/
M16 „Säulen der Schöpfung“: Infrarot (2015) Bild 3 von 3: Zusätzlich zum optischen Licht kann die WFC3 auch Infrarotbilder erstellen. Im IR ist das Gas transparenter, wodurch es möglich in das innere und hinter die Wolke zu sehen. Dieses Bild gibt einen schwachen Eindruck von den phantastischen Beobachtungen die uns Nachfolgemodel von Hubble das James Webb ! Space Telescope in wenigen Jahren bieten wird. http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2015/01/
Pferdekopfnebel: Optisch ! Bild 1 von 3: Ein ähnlicher Fall: der Pferdekopfnebel der von uns etwa 1’200 LJ entfernt ist. Die Aufnahme unten Links stammt von einem Teleskop auf der Erde. Es zeigt kaum Details der Wolke. !! Auch auf der WFPC2 Aufnahme aus dem Jahr 2001 im optischen Licht erscheint er fast undurchdringlich. ! http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2001/12/
Pferdekopfnebel: Infrarot ! Bild 2 von 3: Dank der verbessereten infrarotempfindlichkeit der WFC3 sehen wir in dieser Aufnahme von 2013 viel mehr Details. Solche Aufnahmen helfen zusammen mit Computersimulationen die Sternentstehungsprozesse besser zu verstehen.
! Bild 3 von 3: ! Video mit Flug zum Pferdekopfnebel http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2013/12/video/ http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2013/12/
Orion Nebel ! Dieses Bild zeigt den zentralen Bereich vom bekannten Orion Nebel. Die kleine Animation zeigt wo Sie den Orion Nebel am Himmel finden. Schauen Sie ihn sich doch einmal mit einem kleinen Teleskop oder Fernglas an. Der Orion ist im Winter auch von Zürich aus gut zu sehen. ! Hubble hat Staubscheiben um junge Sterne entdeckt, in der sich Planeten bilden können. Der Orion Nebel ist nur 1'500 LJ von uns entfernt wodurch solche Beobachtungen möglich werden. http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/1995/45/
Fomalhaut b – Bild eines Planeten in der Schaubscheibe um
einen nahen Stern
Exoplaneten
Hier sieht man die Staubscheibe um den 25 Lichtjahre nahen Stern Formalhaut. Der Stern selbst wurde durch einen Coronograph ausgeblendet und der weisse Punkt markiert die Stelle von der der Stern „entfernt" wurde. Durch diese Technik werden Planeten um den Stern sichtbar. Der Planet ‚b' befindet sich auf
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einer langgestreckten elliptischen Umlaufbahn auf der er 2000 für einen Umlauf benötigt. In ca. 20 Jahren wird er eine Ring kreuzen und, falls er sich in der gleichen Bahnebene bewegt, Material aus dem Ring ‚aufsammeln‘.
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2013/01/Sternlicht wird in
Planetenatmosphäre gefiltert Absorptionslinien
HD 209458b – erster Nachweis von
Natrium, Wasserstoff, Sauerstoff und
Kohlenstoff in einer Exoplaneten
Atmosphäre
HD 189733b – first observation of a
molecule (methane) in an exoplanet
atmosphere
Exoplaneten Atmosphären
Hubble hat auch wichtige Beiträge Erforschung von Exoplaneten geliefert. Beispielsweise wurde schon 2001 der erste direkte Nachweis einer Exoplaneten Atmosphäre erbracht. Diese Beobachtungen zeigen, dass es theoretisch möglich ist Zeichen von Leben auf Exoplaneten zu finden. In diesem Beispiel ist der
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Planet 150 Lichtjahre entfernt und kreist um einen Stern ähnlich der Sonne. Im Jahr 2004 wurden mit Hubble weitere chemische Elemente nachgewiesen.
Im Jahr 2008 wurde mit Methan das erste Molekül in einer 63 Lichtjahre entfernte Exoplaneten Atmosphäre entdeckt. Die Entdeckung von Methan in einer Jupiter-ähnlichen Atmosphäre ist vielleicht nicht überraschend, aber trotzdem ein wichtiger Meilenstein für die Suche nach Leben.NGC 602 Im Herzen dieser Sterne bildenden Region liegt der Sternhaufen NGC 602. Diese Region ist ausserhalb in der Kleinen Magellanischen Wolke - einer Satellitengalaxie die um die Milchstrasse fliegt. Die neuen Stern blasen mit ihren Sternwinden/UV-Strahlung eine Höhle in das umliegende Gas. Die Ränder der Wolke erhalten dadurch die charakteristchen „Elefantenrüssel" die auf den Sternhaufen zeigen. Genaue Untersuchungen zeigen wie die Sternentwicklung in der Mitte begonnen hat und sich nach aussen ausbreitet - entlang der Ränder bilden sich heute noch Sterne. Durch die Nähe von „nur“ 200'000 Lichtjahren ist die Kleine Magellanische Wolke ein ideales Laboratorium für die detaillierte Untersuchen von Sternentstehungsvorgängen.
Katzenaugen-Nebel
Tod eines sonnenähnlichen Sterns
Der Katzenaugen-Nebel zeigt mit Hubble sehr komplizierte Strukturen. Diese sogenannten Planetarischen Nebel entstehen, wenn ein Sonnenähnlicher Stern langsam seine äussere Hülle abstößt, aus der am Ende faszinierende Formen entstehen. Diese mit der Hubble ACS Kamera aufgenommene Bild zeigt
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mehr als 11 konzentrische Ringe oder Schalen um das Katzenauge. Diese Ringe sind in Wirklichkeit Blasen die wir in Projektion als Ringe sehen. Deshalb sind sie am Rand heller.
Die Beobachtung lässt vermuten, dass der Stern seine Masse in Pulsen mit einer regelmässigen Periode von etwa 1500 Jahren verloren hat.
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Im Zentrum ist aus dem ursprünglich Sonnenähnlichen Stern ein sogenannter Weisser Zwerg entstanden.
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Der Nebel ist etwa 3000 Lichtjahre entfernt.Schmetterling-Nebel Dieses schöne Bild vom Schmetterling-Nebel wurde kurz nach der Service Mission 4 aufgenommen um die Fortsetzung des wissenschaftlichen Betriebs anzukündigen. Wie im vorherigen Beispiel entsteht der Nebel aus der abgestossenen Hülle eines sterbenden Sterns. Eine Scheibe um den Stern erlaubt nur ! den Ausfluss senkrecht zur Scheibenebene, wodurch di Schmetterlingsform entsteht. ! Der Nebel wurde vor dieser Aufnahme noch Käfernebel genannt, wurde dann aber umgetauft.
Krebs Nebel ZEITKONTROLLE: noch 10 Minuten! Bleiben wir bei der Biologie: der Krebsnebel, der seinen Namen durch eine Zeichnung erhalten hat, die der irischen Astronomen Lord Rosse im Jahr 1844 an seinem 36-Zoll Teleskop erstellt hat. Ihm erschienen die Filamente wie die dünnen Beine eines Krebses. Im Hubble Teleskop - hier eine Mosaik Aufnahme ! aus 24 Einzelbildern der WFPC2 die zwischen Oktober 1999 und Dezember 2000 entstanden. Der 6 Lichtjahre durchmessende Nebel entstand in einer Supernova im Jahr 1054 - die sowohl in China wie auch bei den Amerikanischen Indianern beobachtet wurde. Eigentlich war die Supernova auch nicht zu übersehen, denn sie war selbst am Tag zu sehen. Trotzdem haben die Europäer das Ereignis ! verschlafen - vermutlich waren sie im Mittelalter zu sehr mit der Hexenverfolgung und dem heiligen Krieg beschäftigt. Im Zentrum des Krebsnebels befindet sich ein schnell drehender Neutronenstern. Das blaue Leuchten entsteht durch Elektronen die im Magnetfeld um den Stern auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden. Der Neutronenstern ist wie ein Leuchtturm der zwei Strahlen aussendet: 30 mal pro Sekunde und fast so präzise wie eine Atomuhr. http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2005/37/ Film vom Krebsnebel: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2002/24/video/a/
Supernova Rest Noch ein ganz surreal aussehendes Exemplar: diese Blase ist das Result einer von einer Supernova ausgelösten und expandierende Schockwelle. Bewegt sich Gas schneller als mit der zugehörigen Schallgeschwindigkeit, entsteht ein Stau. Sie sieht ganz anders aus als der Krebsnebel und ist in der Grossen Magellanischen Wolke in 160’000 LJ Entfernung. Der Durchmesser beträgt 23 LJ und sie expandiert mit 5000 km/s. Ist das schnell? Mit dieser Geschwindigkeit könnte man in 10 Millionen Jahren um unsere Galaxie fliegen. Die Sonne ist 25 mal langsamer unterwegs und braucht dafür 250 Millionen Jahre.
Fermi Blasen: Milchstrasse Diese Beobachtung lässt sich nicht so gut erklären ist aber trotzdem faszinierend. Oberhalb und unterhalb der Milchstrasse gibt es zwei Blasen aus heissem Plasma mit einer Höhe von fast 30’000 Lichtjahren. Vermutlich haben sie mit dem Schwarzen Loch im Zentrum zu tun und wurden nicht mit Hubble sondern 2010 mit dem Fermi Röntgenteleskop entdeckt. Hubble konnte jedoch die in den Blasen entstehenden Absorptionslinien im Licht von einem Quasar messen und so enorme Expansionsgeschwindigkeit von ca 1000 km/s messen. Das ist immer noch 5 mal so schnell wie die Bahngeschwindigkeit der Sonne.
Andromeda: M31 Grosse Bilder Das grösste jemals erstellte Bild von Hubble zeigt die berühmte Andromeda Galaxie M31. Es ist das schärfste jemals erstellte Bild unserer 2.5 Millionen Lichtjahre entfernten Nachbargalaxie. Das Bild zeigt nicht nur einzelne Sterne eine Vielfalt unterschiedlichster Objekte. Das Mosaikbild besteht aus 411 einzelnen Aufnahmen die wiederum aus mehreren Aufnahmen zusammengesetzt wurden. Insgesamt 7400 Aufnahmen wurden zu 411 Einzelbildern addiert. Das Aufaddieren mehrere Bilder zur Steigerung der Bildqualität und Tiefe ist eine Standardmethode in der Astronomie (Stacking). Anschliessend wurden die Bilder in ! einem Mosaik zusammengefügt. Anders als eine gewöhnliche Kamera, kann Hubble keinen Zoom verwenden. Die Bilder werden immer gleich gross abgebildet um eine optimale Ausleuchtung der Sensoren zu erreichen. Das Ergebnis kann im Internet heruntergeladen werden: in höchster Auflösung mit 96 Megapixel ist die Datei 350 MB gross! Allerdings werden die meisten Programme ein so grosses Bild nicht anzeigen können.
Strudel-Galaxie
Raum/Zeitdistanz Galaxien
Planeten Sterne Universum
Lichtlaufzeit zur Erde 1’000'000-1'000'000'000
Doch Hubble hat noch mehr dieser super-hochaufgelösten Bilder gemacht. Hier ist ein 91 MegaPixel Mosaikbild der Strudel-Galaxie M51. Entlang der Spiralarme können viele Sternentstehungsgebiete studiert werden. Modellrechnungen zeigen, dass die prominenten Spiralarme sehr wahrscheinlich durch die
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Anziehung der Begleitgalaxie verursacht werden.
M51 ist 23 Millionen Lichtjahre entfernt.Sombrero Galaxie
Raum/Zeitdistanz Galaxien
Planeten Sterne Universum
Lichtlaufzeit zur Erde 1’000'000-1'000'000'000
Noch ein hochaufgelöstes 70 MegaPixel Bild, dieses mal die Sombrero Galaxie M104. Sie ist 28 Millionen Lichtjahre entfernt.Antennengalaxie(n) Wenn Galaxien zusammenstossen und verschmelzen, entstehen besonders kompliziert aussehende Gebilde aus Gezeitenschwänzen und Gebieten mit intensiver Sternentstehung. Die Antennengalaxien sind sicher das berühmteste Beispiel, nicht nur weil der Schweizer Astronom Fritz Zwicky 1956 begann sie und andere ungewöhnliche Galaxien systematisch zu untersuchen. Mit der Infrarot Kamera von Hubble konnte das im normalen Licht undurchsichtige Gebiet wo sich die beiden Galaxien berühren „durchleuchtet" werden. Es befinden sich dort sehr grosse junge Stern Haufen die in der Kollision entstanden sind. ! Sind so auch die Kugelhaufen der Milchstrasse entstanden? Man weiss es nicht. Die Antennen sind 62 Millionen Lichtjahre entfernt.
Rosen Galaxie ! Eine weitere Galaxienkollision; hier sind die Galaxien noch klar getrennt, sind aber bereits aneinander vorbeigeflogen und haben sich dadurch verändert. ! Die blauen Haufen oben Rechts bestehen aus sehr hellen jungen Sternen. Auch in der kleineren langgestreckten Galaxie ist einen intensive Sternentstehung im Zentrum in Gange. Vermutlich wurde diese durch die Gezeitenwirkung im Vorbeiflug ausgelöst. Simulation der Kollision: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2008/16/video/d/
Hubble Ultra Deep Field 2014 - UV, Optisch und Infrarot ! Über dieses Bild könnte man einen eigenen Vortrag halten. Es zeit das Hubble Ultra Deep Field 2014 und zeigt einen winzigen Teil des Himmels - Rechts ist ein Vergleich mit dem Mond. ! Obwohl es so klein ist, sehen wir hier um die 10’000 Galaxien. Man kann sich vorstellen wie viele Galaxien unterschiedlichster Art das Universum bevölkern. Das Bild wurde im Laufe von 10 Jahren aufgenommen und ‚aufaddiert‘. Insgesamt wurden 841 Umläufe um die Erde für dieses eine Bild verwendet. Eine enorme Investition wenn man bedenkt wie gross der Wettbewerb um Beobachtungszeit ist. Das Bild ist einzigartig und wichtig für die Untersuchung der ! Sternentstehung im frühen Universum.
Am Ende des
Universums:
Abell 2744
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Noch weiter kann Hubble mit der Hilfe von Gravitationslinsen ins Universum schauen. Durch Vordergrundobjekte wird das Licht noch entfernterer Galaxien verstärkt und das Bild vergrössert.Hubble's Entdeckungen
Ursprüngliche Ziele Weitere Anwendungsgebiete
Kosmische Entfernungen Quelle der Gamma Sternenstehungs-
und die "Hubble Konstante" Ray Ausbrüche geschichte im
jungen Universum
Gas innerhalb und Dunkle Energie und
ausserhalb von Galaxien Expansion des Univ. Exoplaneten
Abbildung und
Supernova Sternalter ausserhalb Analyse der
Helligkeiten der Milchstrasse Atmosphäre
Ursprung und Entwicklung
Gravitationslinsen und Bilderung von
des Sonnensystems
Dunkle Materie Stern- und
Superschwere Planetensystemen
Schwarze Löcher
Doch weitere Reparaturen unmöglich!
Irgendwann ist der Treibstoff verbrauchtHubble 2020 Vision
• HST wird bis Ende 2020
– eines der produktivsten Observatorien sein
– Synergie mit James Webb Teleskop ab 2019
• Aktueller Status
– Instrumente und „Raumschiff" HST im besten
Zustand
• Beispiele für aktuelle Forschungen
– Eigenschaften von Planetensystemen
– Entwicklung der Sterne
– Natur von Dunkler Materie und Energie
– Schwarze Löcher auf allen Skalen (stellare bis
superschwere)
– Ursprung und Entwicklung der Galaxien
– Energie und Materiekreisläufe in Galaxien
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Wie lange wird Hubble noch wissenschaftliche Ergebnisse liefern? Man weiss es nicht, aber theoretisch kann der Treibstoff noch bis 2020.
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Danach wird das Teleskop zum kontrollierten Absturz gebracht und in der Erdatmosphäre verglühen. Ursprünglich war geplant, es mit einem Space Shuttle zur Erde zu bringen um es in ein Museum zu stellen. Doch dann hat das Hubble die Space Shuttles überlebt.1 µm 10 µm 100 µm
Hubble
JWST Infrared
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Wie geht es weiter? Das James Webb Space Teleskop ist der offizielle Nachfolger vom Hubble Space Teleskop. So gross wie ein Tennisplatz wird dieses neue Raumschiff weit Ausserhalb der Mondbahn stationiert nahe dem L2 Lagrange Punkt.
Aber dieses neue Teleskop wird „nur“ im Infrarot Licht beobachten. Die Bilder werden deshalb ganz anders aussehen aber nicht minder faszinierend sein. Damit das Teleskop die schwachen Infrarotsignale aufnehmen kann, ist der Lagrange Punkt ideal. Sonne, Erde und Mond können durch einen grossen
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Sonnenschirm abgedeckt werden. Die größte Sorge der Astronomen wird die Lichtverschmutzung durch die Milchstrasse sein.
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Der Start ist für das Jahr 2018 geplant. Die Lebensdauer ist jedoch auf 5.5 - 10 Jahre begrenzt. Anders als Hubble kann das Webb Teleskop nicht gewartet und aufgetankt werden. Irgendwann ist für die Infrarotbeobachtung zwingend notwendige Kühlmittel verbraucht.
Siehe:
http://webbtelescope.org/
http://jwst.nasa.gov/videos.html25 Jahre Hubble Weltraumteleskop
Peter Englmaier
Astronomische Gesellschaft Urania Zürich
www.aguz.ch
www.aguz-beobachter.ch
ETH Zürich, 15. August 2015Sie können auch lesen
