Voor menselijke ogen is de nachtelijke hemel een confetti van sterren. Krachtige telescopen tonen ons de afgelegen planeten en verre sterrenstelsels die onze nietige netvlies niet kunnen zien. Maar zelfs de Hubble Space Telescope kan niet alles onthullen wat er is. Veel objecten - de fizzled sterren bekend als bruine dwergen, bijvoorbeeld - zijn te cool om zichtbaar licht af te geven, dat slechts een klein stukje van het elektromagnetische spectrum vertegenwoordigt. Ze zenden echter wel energie uit in een onzichtbare vorm: langere golflengtes die bekend staan als infraroodstraling. Ongelooflijk hete objecten, zoals massieve exploderende sterren die supernova's worden genoemd, geven veel van hun energie af in kortere golflengten die ook onzichtbaar zijn: gammastralen en röntgenstralen.
gerelateerde inhoud
- Verziend
- Hubble's Last Hurray
Gelukkig vertalen andere telescopen deze bril in beelden die we kunnen begrijpen. In de jaren 1990 en begin 2000 lanceerde NASA ruimtetelescopen die bekend staan als de Great Observatories. De eerste en meest bekende, Hubble, is gespecialiseerd in zichtbaar licht. Minder bekende maar even vitale instrumenten richten zich op verschillende golflengtes.
"Het doel was om een grote telescoop in elk deel van het elektromagnetische spectrum te hebben", zegt Giovanni Fazio, een astrofysicus bij het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. “Als je naar het universum kijkt in verschillende golflengten, krijg je een heel ander beeld. Het zijn stukjes van een puzzel. '
De introductie van Hubble in 1990 werd gevolgd door die van Compton (1991), die gammastralen observeerde, Chandra (1999), die röntgenstralen bestudeert, en Spitzer (2003), de infraroodtelescoop. Compton viel in 2000 op aarde, viel uiteen in de atmosfeer en spatte neer zoals gepland in de Stille Oceaan. (Een andere ruimtetelescoop, Fermi, heeft deze in 2008 vervangen.) Maar Spitzer en Chandra zijn nog steeds in de lucht en rennen, ontsluiten geheimen van het universum en overtreffen de hoop van de mensen die hebben geholpen ze te creëren.
De foto's van de telescopen van knipogende pasgeboren sterren en gulzige zwarte gaten zijn samengesteld uit valse kleuren die wetenschappers toewijzen aan de verschillende golflengtes die de telescopen detecteren. Deze beelden zijn echter niet alleen data-geladen, maar ook gewoonweg fantastisch om te zien. Pulserend met flamingo roze, indigo en saffraan, sommige zijn bijna psychedelisch - een bloemrijke melkweg lijkt vuur te ademen - terwijl anderen zich fijne natuurlijke vormen herinneren: spinnenwebben, ruitvorst, slierten rook. Een paar hebben een bijna spectrale kwaliteit, met name 'The Hand of God', Chandra's portret van een jonge pulsar waarin spookachtige blauwe vingers de hemel lijken te strelen.
De meeste satelliettelescopen, waaronder Hubble, omcirkelen de aarde, maar Spitzer draait rond de zon, achter de aarde in zijn baan. Zo vermijdt Spitzer niet alleen de atmosfeer van de aarde, die het zicht van de telescoop zou verdoezelen, het vermijdt ook warmte van de aarde en de maan. Een toevoer van vloeibaar helium koelde het instrument aanvankelijk bijna tot absoluut nul - of min 459 graden Fahrenheit, de laagst mogelijke temperatuur - zodat de eigen straling van de telescoop de meetwaarden niet zou beïnvloeden.
Spitzer kijkt naar koelere delen van het universum. Infrarood wordt geassocieerd met temperaturen van min 450 tot plus 6.000 graden, en hoewel 6.000 graden misschien niet koud klinkt, zijn astronomen gewend aan het opnemen van lichamen in de miljoenen graden.
De telescoop heeft straling gedetecteerd van Jupiter-achtige exoplaneten in nauwe banen rond andere sterren, en hij heeft bruine dwergen gevonden, die - als ze hun eigen mini-zonnestelsels herbergen, zoals sommige wetenschappers vermoeden - een ideale leefomgeving kunnen zijn. Spitzer kan ook door het verstikkende stof in de spiraalvormige armen van verre sterrenstelsels turen om te zien waar sterren worden geboren. Deze observaties kunnen inzichten opleveren in hoe ons eigen zonnestelsel is gevormd.
De meest verbazingwekkende kracht van de telescoop is misschien het vermogen om het universum in zijn kinderschoenen te bekijken. Kijken in de ruimte is hetzelfde als terugkijken in de tijd, legt Fazio uit, die een deel van Spitzer ontwierp. Terwijl het 13, 7 miljard jaar oude universum zich uitbreidt, wordt zichtbaar licht uitgerekt tot infrarode golflengten, een fenomeen dat bekend staat als roodverschuiving. Door zich te concentreren op infrarood licht, hoopten Spitzer wetenschappers aanvankelijk het universum te zien toen het slechts twee miljard jaar oud was - maar ze zijn veel verder terug gegaan in de tijd dan dat. "Nu hebben we kunnen terugkijken op 700 miljoen jaar oud, " zei Fazio, of ongeveer 13 miljard jaar geleden. Spitzer's observaties suggereren dat sterrenstelsels al begonnen te vormen toen het universum slechts 400 miljoen tot 500 miljoen jaar oud was, veel eerder dan eerder theoretisch.
Chandra, de röntgentelescoop, volgt een elliptische baan rond de aarde, die 200 keer hoger vliegt dan Hubble. Chandra is gespecialiseerd in gewelddadige fenomenen, zoals fakkels schieten van jonge sterren en de explosies van supernova's. "Wat we graag willen weten is wat er gaande was in de ster net voordat hij opblies, wat zijn de details van de explosie zelf, en wat er gebeurt na de explosie", zegt Harvey Tananbaum, directeur van Chandra X- van de Smithsonian Astrophysical Observatory ray Center.
Chandra tast ook objecten af met extreme zwaartekracht of magnetische velden, zoals neutronensterren en zwarte gaten. Sommige wetenschappers verwachten dat Chandra cruciaal is in de studie van weinig begrepen donkere materie en donkere energie, mysterieuze krachten die verantwoordelijk zijn voor het grootste deel van het materiaal in het universum. Maar de telescoop heeft ook nieuwe dingen onthuld over meer bekende bezienswaardigheden: de ringen van Saturnus, schitteren met röntgenstralen.
Soms produceren astronomen beelden met behulp van gegevens van alle drie de telescopen. In 2009 genereerde het trio een prachtig samengesteld beeld van de kern van de Melkweg. Hubble toonde talloze sterren, Spitzer ving stralende stofwolken op en Chandra volgde röntgenemissies van materiaal nabij een zwart gat.
Telescopen kunnen niet eeuwig duren. Spitzer had vorig jaar geen koelvloeistof meer, hoewel sommige delen nog steeds koud genoeg zijn om te functioneren, en de telescoop begint van de aarde weg te drijven. "Het zal triest zijn om het te zien gaan", zegt Fazio. “Het is de afgelopen 25 jaar een belangrijk deel van mijn leven geweest. Maar we verzamelen nog steeds de gegevens en vinden nieuwe dingen. ”In 2015 staat de Webb, een nieuwe infraroodtelescoop met de capaciteit om meer dan 58 keer zoveel licht te verzamelen als Spitzer, op het punt waar Spitzer ophoudt.
Chandra functioneert nog steeds goed, en wetenschappers verwachten dat het instrument nog minstens tien jaar doorwerkt. Uiteindelijk, misschien over een eeuw, zal de versleten telescoop waarschijnlijk te dicht bij de aarde glijden en in de atmosfeer opbranden. Maar we hebben nog veel meer verlichtende beelden om naar uit te kijken vóór die tijd.
Abigail Tucker is de stafschrijver van Smithsonian .
De Chandra X-ray Observatory toonde gas verwarmd door explosies en door een zwart gat. (NASA / CXC / UMass / D. Wand et al.) 
Het centrum van onze Melkweg is nog adembenemend wanneer het wordt gezien als een composiet gemaakt van gegevens van drie ruimtegebaseerde instrumenten die gevoelig zijn voor verschillende golflengtes. (NASA / CXC / UMass / D. Wand et al.) 
De Spitzer Space Telescope verzamelde infrarood licht en detecteerde stofwolken. (NASA / JPL-Caltech / SSC / S. Stolovy) 
De Hubble-ruimtetelescoop, afgestemd op het nabij-infrarood, onthulde actieve gebieden met stervorming. (NASA / ESA / STScl / D. Wang et al.) 
Al bijna 12 jaar observeert de Chandra-ruimtetelescoop de röntgenfoto's van objecten met een hoge energie. De "Hand van God" -nevel, 150 lichtjaar lang, wordt gevormd door heet gas dat uit een pulsar of snel ronddraaiende neutronenster wordt gespuwd. (NASA / CXC / SAO / P. Slane, et al.) 
De spiraalvormige melkweg NGC 4258 heeft twee spookachtige blauwe armen die gassen bevatten die worden verwarmd door hevige schokgolven, het product van deeltjes die worden uitgestoten uit een zwart gat. (NASA / CXC / Universiteit van Maryland / AS Wilson et al.) 
Chandra blinkt uit in het vastleggen van chaos. Een astronomisch kenmerk genaamd Cas A, in het sterrenbeeld Cassiopeia, is een explosie van puin dat zich met miljoenen kilometers per uur uitbreidt; het werd ontslagen vanuit een supernova die pas ongeveer 300 jaar geleden op aarde zichtbaar werd. (NASA / CXC / MIT / UMass Amherst MD Stage et al.) 
Nebula M17, het helderste deel van de bovenstaande afbeelding, werd gedocumenteerd door de astronoom Charles Messier in 1764. De Spitzer-telescoop, gericht op infraroodstraling afkomstig van verwarmd stof, kan structuren zien die verband houden met de nevel. (NASA / JPL-Caltech / M. Povich (Penn State University)) 
Gebaseerd op de afbeelding links, denken astronomen dat de ster BP Psc een andere ster of planeet kannibaliseerde terwijl de brandstof op was, waardoor de rode gigantische fase werd verlengd (zoals te zien in de afbeelding rechts). (NASA / CXC / RIT / J. Kastner et al., Optisch (UCO / Lick / STScl / M. Perrin et al); Illustratie: NASA / CXC / M. Weiss) 
Een explosie produceerde de krabnevel, een spectaculaire structuur die wetenschappers nog steeds proberen te begrijpen met behulp van de Chandra- en Spitzer-telescopen. (NASA / CXC / SAO / F.Seward; Optisch: NASA / ESA / ASU / J.Hester & A.Loll; Infrarood: NASA / JPL-Caltech / Univ. Minn. / R.Gehrz) 
Met meer dan 2.200 sterren is de RCW 49-regio een donker en stoffig gebied. Dit beeld werd genomen op twee verschillende golflengten om de verwarmde gloeiende gassen te benadrukken. (NASA / JPL-Caltech / E. Churchwell (Universiteit van Wisconsin - Madison)) 
Gezien tegen de infraroodhemel, kan de Spitzer-telescoop door de spiraalarmen van verre sterrenstelsels turen om te zien waar sterren worden geboren. (NASA / JPL-Caltech) 
Röntgenfoto's van Chandra laten zien dat het cluster rondom melkweg M87 gevuld is met heet gas. (NASA / CXC / KIPAC / N. Werner, E. Million et al.) 
Gelegen op ongeveer 11.000 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Boogschutter, is de "slang" (linksboven) eigenlijk een dikke wolk groot genoeg om tientallen zonnestelsels op te slikken. (NASA / JPL-Caltech / S. Carey (SSC / Caltech)) 
Deze foto genomen door de Spitzer-telescoop legde dit gebied vast met de naam W5 (6.500 lichtjaar afstand), waar alle stadia van sterrencreatie te zien zijn. (NASA / JPL-Caltech / L. Allen & X. Koenig (Harvard-Smithsonian CfA)) 
De Orion-nevel is een andere hotspot van sterrencreatie; de trapeziumcluster, de lichtpuntjes in het midden rechts, zijn de heetste sterren in de regio. (NASA / JPL-Caltech / J. Stauffer (SSC / Caltech))
