Koska insinöörit ja teknikot työskentelevät ahkerasti diagnosoida ja kehittää ratkaisu (parhaimmillaan) tai kiertää (pahimmillaan) Hubble-avaruusteleskoopin viimeisimpiä gyroskooppikysymyksiä, se antaa meille hetken tarkistaa ja pohtia joitain sen suurimmista hintaluokista. tiedettä. Älä huoli, että suuri taivaan observatorio ei ole menossa minnekään milloin tahansa pian (niin paljon kuin haluaisimme päivityksen tai vaihdon), joten voimme luottavaisesti odottaa monien muiden vuosien tähtitieteellistä suuruutta. Mutta Hubble on ollut käynnissä jo lähes kolme vuosikymmentä; mitä se on vaikuttanut ihmisen maailmankaikkeustietojen kokonaismäärään?
Vastaus: paljon. Ja tänään aion osua vain yhteen kohokohdista.
Mitat etäisyyksistä kaukana oleviin asioihin avaruudessa ei ole helppoa. Osoittautuu, että sanomalla jotain hienoa, kuten ”Andromeda-galaksi on noin 2,5 miljoonan valovuoden päässä”, on todella vaikea työskennellä takaosassa. Nykyaikaiset tähtitieteelliset mittaukset lepäävät sarjassa päällekkäisiä, lukittuvia tekniikoita, jotka toimivat tasaisesti ulospäin yhä suurempiin etäisyyksiin kuusta aina havaittavan universumin reunaan asti.
Yksi keskeisistä ankkureista tässä ns. "Kosmisessa etäisyysportaassa" (koska se on kuin etäisyysportaat kosmokseen) on outo tähtitieteellinen esine, jota kutsutaan Cepheid-muuttujiksi. Kuninkaan tähdistö, josta ne ensin löydettiin, nimeltään näillä tähtiä on hyvin erikoinen ja erittäin hyödyllinen ominaisuus: ne pulssivat.
Muutaman päivän kuluessa nämä tähdet kasvavat tasaisesti kirkkaammiksi ja himmeämmiksi, pyörivät läpi säännöllisessä, toistettavassa, luotettavassa kuviossa. Ja 1900-luvun alkupuolella ihanan lahjakas tähtitieteilijä nimeltä Henrietta Swan Leavitt huomasi, että nämä Cepheid-muuttujat eivät ole vain tylsästi muuttuvia - ne ovat mielenkiintoisesti muuttuvia. Sen välillä, kuinka nopeasti nämä tähdet kiertävät kirkkaammiksi ja himmeämmiksi, ja kuinka luonnostaan kirkkaat ne ovat, on hyvin utelias suhde (tähtitieteen žargonissa tämä tunnetaan nimellä kirkkaus).
Ja jos tiedät kuinka kirkas jotain on, voit laskea etäisyyden. Ajattele sitä vain vähän kanssani ymmärtääksesi kuinka mahtava se on. Mene ulos tänään ja katso satunnainen tähti. Kuinka kaukana se on? Ota sattumanvarainen arvaus. Etsi kirkkaampi tähti. Onko tuo kirkkaampi tähti kirkkaampi, koska se on lähempänä? Vai onko se kirkkaampi, koska… se on vain, tiedätkö, kirkkaampi? Se on kova palapeli, joka vaikeuttaa jopa Newtonin kaltaisia ajattelun titaaneja.
Mutta jos tiedät näiden tähtivalaisuuden (todellisen kirkkauden), voit tietää varmasti, kumpi oli kauempana ja kumpi lähempänä. Jokaisesta tähdestä voit vertailla sitä totta kirkkautta taivaalla mitattavaan kirkkauteen, tee vähän, mutta lukion trigonometria, ja tiedät etäisyyden näihin tähtitaivaan asukkaihin.
Tätä on vaikea tehdä minkään vanhan tähden kanssa, koska on vaikea tietää niiden todellista kirkkautta. Mutta onneksi kefeidit eivät ole vain vanhoja tähtiä. Koska voit mitata niiden variaatiota ja että variaatio on suoraan yhteydessä heidän valoisuuteensa, voit merkitä niiden etäisyydet (suhteellisella) helposti.
Juuri kefeidien kanssa Edwin Hubble huomasi ensin, että Andromedan galaksi on a) oma galaksi ja b) todella kaukana, avaten ensimmäisen suuren harppausmme laajempaan kosmologiseen kohtaukseen. Ja nyt tiedät miksi Hubble (avaruusteleskooppi) on nimetty Hubblen (henkilö) mukaan. Mutta kefeidit voivat viedä meidät vain niin pitkälle. Sinun on silti tarkkailtava yksittäistä tähteä ja oltava riittävän herkkä kaukoputki, joka tallentaa ajanmuutoksen. Tämä ei ole helppo tapahtuma, ja sitä enemmän, paljon vaikeammaksi, mitä kauemmas olet.
Päästäksemme todella suuriin kosmologisiin etäisyyksiin, joita tunnemme ja rakastamme tänään, siirrymme muihin tekniikoihin. Mutta nämä tekniikat (esimerkiksi tietyntyyppisten supernovien katsominen) eivät ole hyviä läheisyydessä, joten kefeidit tarjoavat kriittisen ankkuripisteen saavuttaessa… hyvin, tähtiin.
Ja tässä Hubble toimitti isolla tavalla. Hubble on suuri kaukoputki, eli se näkee kaukana kefeidit. Ja se on avaruudessa, joten sen ei tarvitse huolehtia häiritsevästä ilmapiiristä pilaamalla mittojaan. Näiden etujen ja muiden edistysaskelten avulla tähtitieteilijät kykenimme määrittämään etäisyydet kolmeen kymmeneen galaksiin jopa 65 miljoonaan valovuoteen saakka, useilla Cepheid-mittauksilla galaksia kohden, jotta ne todella lukittuisivat.
Tämä yksi tulos vahvisti ymmärrystämme kosmisista etäisyyksistä, auttaen meitä oppimaan lisää kaikesta kosmosemme historiasta pimeän energian luonteeseen. Ja se oli vain pieni siivu siitä, mitä Hubblella on saavutettu.
Lue lisää: ”Hubble-avaruusteleskoopin avainprojektin lopulliset tulokset Hubble-vakion mittaamiseksi”
