12 ikoniska bilder från Hubble Space Telescope

Hubble Space Telescope har under sina år på omloppsbana visat världens underbara kosmiska underverk, allt från utsikt av planeterna i vårt eget solsystem till avlägsna planeter, stjärnor och galaxer så långt teleskopet kan upptäcka, detektera. Forskare använder kontinuerligt detta kretsloppsobservatorium för att titta på föremål som sträcker sig i avstånd från solsystemet ut till observatoriets universum.

Key Takeaways: Hubble Space Telescope

Utforskningen av vårt solsystem med Hubble rymdteleskop erbjuder astronomer en chans att få tydliga, skarpa bilder av avlägsna världar, och se dem förändras över tid. Till exempel har observatoriet tagit många bilder av

Ibland ser kometer ut när de går i bana om solen. Hubble används ofta för att ta bilder och data om dessa isiga föremål och moln av partiklar och damm som strömmar ut bakom dem.

Denna komet (kallad Comet Siding Spring, efter observatoriet som användes för att upptäcka den) har en bana som tar den förbi Mars innan den kommer nära solen. Hubble användes för att få bilder av jetstrålar som kom ut från kometen när den värmde upp under sin nära närhet till vår stjärna.

Hubble rymdteleskop firade 24 års framgång i april 2014 med en infraröd bild av en barnfamilj med födelse som ligger ungefär 6.400 ljusår bort. Molnet med gas och damm i bilden är en del av ett större moln (nebulosa) smeknamnet Monkey Head Nebula (astronomer listar det som NGC 2174 eller Sharpless Sh2-252).

Massiva nyfödda stjärnor (till höger) tänds och sprängs bort vid nebulosan. Detta får gaserna att glöda och dammet strålar ut värme, vilket är synligt för Hubbles infraröda känsliga instrument.

Studerar stjärnfödda regioner som den här och andra ger astronomer en bättre uppfattning om hur stjärnor och deras födelseplatser utvecklas över tiden. Det finns många moln med gas och damm i Vintergatan och andra galaxer som ses av teleskopet. Att förstå processerna som sker i dem alla hjälper till att producera användbara modeller som kan användas för att förstå sådana moln i hela universum. Processen med stjärnfödelse är en fram till byggandet av avancerade observatorier som Hubble rymdteleskop, Spitzer rymdteleskop, och en ny samling markbaserade observatorier, vetenskapsmän visste lite om. Idag kikar de i stjärnfödda barnkamrar över Vintergalaxen och därefter.

Hubble har tittat ofta på Orion Nebula många gånger. Detta enorma molnkomplex, som ligger ungefär 1 500 ljusår bort, är en annan favorit bland stargazers. Det är synligt med blotta ögat under goda, mörka himmelförhållanden och är lätt synlig genom kikare eller teleskop.

Nebulans centrala region är en turbulent stjärna plantskola, hem till 3 000 stjärnor i olika storlekar och åldrar. Hubble tittade också på det i infrarött ljus, som avslöjade många stjärnor som aldrig hade sett förut eftersom de var dolda i moln av gas och damm.

Hela stjärnbildningshistorien för Orion är i detta enda synfält: bågar, klatter, pelare och dammringar som liknar cigarrök berättar alla delar av historien. Stjärnvindar från unga stjärnor kolliderar med den omgivande nebulosan. Vissa små moln är stjärnor med planetsystem som bildas runt omkring dem. De heta unga stjärnorna är joniserande (energigivande) molnen med deras ultravioletta ljus och deras stjärnvindar blåser bort dammet. Vissa av molnpelarna i nebulon kan dölja protostar och andra unga stjärnföremål. Det finns också dussintals bruna dvärgar här. Detta är föremål som är för varma för att vara planeter men för coola för att vara stjärnor.

Astronomer misstänker att vår sol föddes i ett moln av gas och damm liknande den för ungefär 4,5 miljarder år sedan. Så på ett sätt, när vi tittar på Orion Nebula, tittar vi på vår stjärnas babybilder.

1995 Hubble rymdteleskop forskare släppte en av de mest populära bilder som någonsin skapats med observatoriet. "Skapelspelare"fångade människors fantasi när det gav en närbild av fascinerande funktioner i en stjärna-födelse region.

Denna kusliga, mörka struktur är en av pelarna i bilden. Det är en kolonn med sval molekylär vätgas (två väteatomer i varje molekyl) blandad med damm, en region som astronomer anser vara en sannolik plats för stjärnor att bildas. Det finns nybildande stjärnor inbäddade i fingerliknande utsprång som sträcker sig från toppen av nebulosan. Varje "fingertopp" är något större än vårt eget solsystem.

Denna pelare försvinner långsamt under den destruktiva effekten av ultraviolett ljus. När den försvinner upptäcks små kulor av särskilt tät gas inbäddad i molnet. Dessa är "EGGs" - förkortning för "Evaporating Gaseous Globules." Bildande inuti åtminstone några av EGG: er är embryonstjärnor. Dessa kan eller inte fortsätter att bli fullfjädrade stjärnor. Det beror på att EGG: erna slutar växa om molnet äts bort av de närliggande stjärnorna. Det kväver tillgången på gas som de nyfödda behöver för att växa.

Vissa protostar växer tillräckligt massiva för att starta vätebränningsprocessen som driver stjärnor. Dessa stjärna EGGS finns, lämpligt nog, i "Eagle Nebula"(även kallad M16), ett närliggande stjärnbildande område som ligger ungefär 6 500 ljusår bort i stjärnbilden Serpens.

Ringnebulan är en länge favorit bland amatörastronomer. Men när Hubble rymdteleskop tittade på detta växande moln av gas och damm från en döende stjärna, det gav oss en helt ny 3D-vy. För att detta planetarisk nebula lutas mot jorden, Hubble-bilderna tillåter oss att se den framåt. Den blå strukturen i bilden kommer från ett skal med glödande heliumgas, och den blå-ish vita pricken i mitten är den döende stjärnan, som värmer upp gasen och får den att glöda. Ringnebulan var ursprungligen flera gånger mer massiv än solen, och dess dödsfall liknar mycket vad vår sol kommer att gå igenom som börjar om några miljarder år.

Längre ut finns mörka knutar av tät gas och lite damm, som bildas när man expanderar varm gas som skjuts in i sval gas som tidigare kastats ut av den dömda stjärnan. De yttersta kammusslorna av gas kastades ut när stjärnan just började dödsprocessen. All denna gas drevs ut av den centrala stjärnan för cirka 4 000 år sedan.

Nebula expanderar med mer än 43 000 mil i timmen, men Hubble-data visade att centrumet rör sig snabbare än utvidgningen av huvudringen. Ringnebulan fortsätter att expandera i ytterligare 10 000 år, en kort fas i stjärnans livstid. Nebulan blir svagare och svagare tills den försvinner i det interstellära mediet.

När Hubble rymdteleskop returnerade denna bild av planetarisk nebula NGC 6543, även känd som Cat's Eye Nebula, märkte många att det såg konstigt ut som "Eye of Sauron" från Lord of the Rings-filmerna. Liksom Sauron är Cat's Eye Nebula komplex. Astronomer vet att det är den sista andungen av en döende stjärna som liknar vår sol drog ut sin yttre atmosfär och svulde upp för att bli en röd jätte. Det som var kvar av stjärnan krympt till att bli en vit dvärg, som återstår bakom att tända upp de omgivande molnen.

Denna Hubble-bild visar 11 koncentriska ringar av material, gasskal som blåser bort från stjärnan. Var och en är faktiskt en sfärisk bubbla som är synlig framme.

Varje 1500 år eller så släppte Cat's Eye Nebula ut en massa material och bildade ringarna som passade ihop som häckande dockor. Astronomer har flera idéer om vad som råkade orsaka dessa "pulsationer". Cykler med magnetisk aktivitet något liknande solens solfläckcykel kunde ha avskräckt dem eller handlingen av en eller flera följeslagare stjärnor som kretsar runt den döende stjärnan kunde ha rört upp saker. Vissa alternativa teorier inkluderar att själva stjärnan pulserar eller att materialet kastades ut smidigt, men något orsakade vågor i gas- och dammmoln när de rörde sig bort.

Även om Hubble har observerat detta fascinerande objekt flera gånger för att fånga en tidssekvens av rörelse i moln, det kommer att ta många fler observationer innan astronomer helt förstår vad som händer i Cat's Eye Nebulosa.

Stjärnor reser universum i många konfigurationer. Solen rör sig genom Vintergatan som en ensam. Det närmaste stjärnsystemet, Alfa centauri har tre stjärnor: Alpha Centauri AB (som är ett binärt par) och Proxima Centauri, en ensam som är den närmaste stjärnan för oss. Det ligger 4,1 ljusår bort. Andra stjärnor bor i öppna kluster eller rörliga föreningar. Ytterligare andra finns i kulakluster, jättesamlingar med tusentals stjärnor som kramade sig in i en liten rymdregion.

Det här är en Hubble rymdteleskop utsikt över hjärtat i det kulformiga klustret M13. Det ligger ungefär 25 000 ljusår bort och hela klustret har mer än 100 000 stjärnor packade in i en region med 150 ljusår överallt. Astronomer använde Hubble för att titta på den centrala regionen i detta kluster för att lära sig mer om de typer av stjärnor som finns där och hur de interagerar med varandra. Under dessa trånga förhållanden smällar några stjärnor i varandra. Resultatet är en "blå straggler" -stjärna. Det finns också mycket rödaktiga stjärnor, som är gamla röda jättar. De blåvit stjärnorna är heta och massiva.

Astronomer är särskilt intresserade av att studera globulars som Alpha Centauri eftersom de innehåller några av de äldsta stjärnorna i universum. Många bildades långt innan Vintergalaxen gjorde det och kan berätta mer om galaxens historia.

Pleiades stjärnkluster, ofta känd som "Seven Sisters", "Mother Hen and her Chicks", eller "The Seven Camels" är ett av de mest populära stargazing-objekten på himlen. Observatörer kan upptäcka detta vackra lilla öppna kluster med blotta ögat eller mycket enkelt genom ett teleskop.

Det finns mer än tusen stjärnor i klustret, och de flesta är relativt unga (cirka 100 miljoner år gamla) och många är flera gånger solens massa. Som jämförelse är vår sol ungefär 4,5 miljarder år gammal och har en genomsnittlig massa.

Astronomer tror att Pleiaderna bildades i ett moln av gas och damm som liknar Orion Nebula. Klustret kommer troligen att existera i ytterligare 250 miljoner år innan dess stjärnor börjar vandra isär när de reser genom galaxen.

Hubble rymdteleskop observation av Pleiaderna hjälpte till att lösa ett mysterium som gjorde att forskare gissade i nästan ett decennium: hur långt borta är detta kluster? De tidigaste astronomerna för att studera klustret uppskattade att det var cirka 400-500 ljusår bort. Men 1997 mätte Hipparcos-satelliten sitt avstånd på cirka 385 ljusår. Andra mätningar och beräkningar gav olika avstånd, och därför använde astronomer Hubble för att lösa frågan. Dess mätningar visade att klustret är mycket troligt cirka 440 ljusår bort. Detta är ett viktigt avstånd för att mäta exakt eftersom det kan hjälpa astronomer att bygga en "distansstege" med hjälp av mätningar på närliggande föremål.

En annan stirrande favorit, Krabba Nebula är inte synligt med det blotta ögat och kräver ett teleskop av god kvalitet. Det vi ser i detta Hubble-fotografi är resterna av en massiv stjärna som sprände sig själv i en supernovaexplosion som sågs först på jorden under året 1054 A.D. Några människor noterade uppenbarelsen i våra himmel - kineserna, indianerna och japanerna, men det finns anmärkningsvärt få andra uppgifter om den.

Crab Nebula ligger cirka 6 500 ljusår från jorden. Stjärnan som sprängde och skapade den var många gånger mer massiv än solen. Det som finns kvar är ett expanderande moln av gas och damm, och neutronstjärna, som är den krossade, extremt täta kärnan i den tidigare stjärnan.

Färgerna i detta Hubble rymdteleskop bild av Crab Nebula indikerar de olika elementen som förvisades under explosionen. Blått i filamenten i den yttre delen av nebulan representerar neutralt syre, grönt är enbart joniserat svavel och rött indikerar dubbelt joniserat syre.

De orange filamenten är de trasiga resterna av stjärnan och består mest av väte. Den snabbt snurrande neutronstjärnan inbäddad i mitten av nebulon är dynamon som driver nebulans kusliga inre blåaktig glöd. Det blå ljuset kommer från elektroner som virvlar runt med nästan ljusets hastighet runt magnetfältlinjer från neutronstjärnan. Liksom en fyr, kastar neutronstjärnan ut två strålar som strålar 30 gånger per sekund på grund av neutronstjärns rotation.

Ibland ser en bild av ett objekt ut som en abstrakt konst. Det är så med den här synen på en supernova-rest som heter N 63A. Det ligger i Stort magelliskt moln, som är en angränsande galax till Vintergatan och ligger ungefär 160 000 ljusår bort.

Denna supernova-rest ligger i ett stjärnbildande område och stjärnan som sprängdes för att skapa denna abstrakta himmelsvision var en enorm massiv. Sådana stjärnor går igenom sitt kärnbränsle mycket snabbt och exploderar som supernovor några tiotals eller hundratals miljoner år efter att de bildats. Den här var 50 gånger solens massa, och under sin korta livslängd blåste den starka stjärnvinden ut till rymden och skapade en "bubbla" i den interstellära gasen och dammet som omger stjärnan.

Så småningom kommer de expanderande, snabbt rörande chockvågorna och skräp från denna supernova att kollidera med ett närliggande moln av gas och damm. När det händer kan det mycket väl utlösa en ny runda med stjärn- och planetbildning i molnet.

Astronomer har använt Hubble rymdteleskop att studera denna supernova-rest med Röntgendeleskop och radioteleskop för att kartlägga de expanderande gaserna och gasbubblan som omger explosionen.

En av Hubble rymdteleskop 's uppgifter är att leverera bilder och data om avlägsna objekt i universum. Det betyder att den har skickat tillbaka data som ligger till grund för många underbara bilder av galaxer, dessa massiva stjärnstäder ligger mestadels på stora avstånd från oss.

Dessa tre galaxer, kallad Arp 274, verkar delvis överlappa, även om de i verkligheten kan vara på något olika avstånd. Två av dessa är spiral galaxer, och den tredje (längst till vänster) har en mycket kompakt struktur, men verkar ha regioner där stjärnor bildas (de blå och röda områdena) och hur det ser ut som västspiral.

Dessa tre galaxer ligger ungefär 400 miljoner ljusår bort från oss i ett galaxkluster som kallas Virgo Cluster, där två spiraler bildar nya stjärnor genom sina spiralarmar (de blå knutarna). Galaxen i mitten tycks ha en bar genom sitt centrala område.

Galaxer är spridda över universum i kluster och superkluster, och astronomer har hittat det mest avlägsna på mer än 13,1 miljarder ljusår bort. De verkar för oss som de skulle ha sett ut när universum var mycket ung.

En av Hubbles mest spännande upptäckter var att universumet består av galaxer så långt vi kan se. Mångfalden av galaxer sträcker sig från de bekanta spiralformerna (som vår Vintergatan) till de oregelbundet formade ljusmoln (som de magelliska molnen). De är uppbyggda i större strukturer som kluster och superkluster.

De flesta galaxer i denna Hubble-bild ligger cirka 5 miljarder ljusår bort, men några av dem är mycket längre och visar tider då universum var mycket yngre. Hubbles tvärsnitt av universum innehåller också förvrängda bilder av galaxer i den mycket avlägsna bakgrunden.

Bilden ser förvrängd ut på grund av en process som kallas gravitationslinser, en extremt värdefull teknik inom astronomi för att studera mycket avlägsna objekt. Denna linsning orsakas av att rymdtidskontinuumet böjs av massiva galaxer som ligger nära vår siktlinje till mer avlägsna föremål. Ljus som reser genom en gravitationslins från mer avlägsna föremål "böjs" vilket ger en förvrängd bild av föremålen. Astronomer kan samla värdefull information om de mer avlägsna galaxerna för att lära sig om förhållanden tidigare i universum.

Ett av linssystemen som syns här visas som en liten slinga i mitten av bilden. Den har två förgrundsgalaxer som snedvrider och förstärker ljuset i en avlägsen kvasar. Ljuset från denna ljusa skiva av materia, som för närvarande faller i ett svart hål, har tagit nio miljarder år att nå oss - två tredjedelar av universumets ålder.

• Garner, Rob. "Hubble Science and Discoveries." NASA, NASA, 14 september. 2017, www.nasa.gov/content/goddard/hubble-s-discoveries.
• "Hem." STScI, www.stsci.edu/.
• "HubbleSite - Ut ur det vanliga... ur denna värld." HubbleSite - Teleskopet - Hubble Essentials - Om Edwin Hubble, hubblesite.org/.