Nei suoi anni in orbita, il telescopio spaziale Hubble ha mostrato al mondo meravigliose meraviglie cosmiche, che vanno dalle vedute dei pianeti nel nostro sistema solare a pianeti lontani, stelle e galassie per quanto il telescopio possa rilevare. Gli scienziati usano continuamente questo osservatorio orbitante per osservare oggetti che vanno dal sistema solare fino ai limiti dell'universo dell'osservatorio.
Sistema solare di Hubble
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Quattro degli oggetti del sistema solare osservati dal telescopio spaziale Hubble.
Carolyn Collins Petersen
L'esplorazione del nostro sistema solare con il telescopio spaziale Hubble offre agli astronomi la possibilità di ottenere immagini chiare e nitide di mondi lontani e di vederli cambiare nel tempo. Ad esempio, l'osservatorio ha scattato molte immagini di Marte e ha documentato l'aspetto che cambia stagionalmente nel tempo del pianeta rosso. Allo stesso modo, ha osservato il lontano Saturno (in alto a destra), ne ha misurato l'atmosfera e ha tracciato i movimenti delle sue lune. Giove (in basso a destra) è anche un bersaglio preferito a causa dei suoi mazzi di nuvole in continua evoluzione e delle sue lune.
Di tanto in tanto, le comete fanno la loro comparsa mentre orbitano intorno al Sole. Hubble viene spesso utilizzato per acquisire immagini e dati di questi oggetti ghiacciati e delle nuvole di particelle e polvere che fluiscono dietro di loro.
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Comet Siding Spring C / 2013 A1 vista dal telescopio spaziale Hubble nel marzo 2014.
NASA / STScI
Questa cometa (chiamata Comet Siding Spring, dall'osservatorio utilizzato per scoprirla) ha un'orbita che la porta oltre Marte prima che si avvicini al Sole. Hubble è stato utilizzato per ottenere immagini di getti che spuntano dalla cometa mentre si riscalda durante il suo avvicinamento ravvicinato alla nostra stella.
Una scuola materna di Starbirth chiamata la testa di scimmia
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Una regione di nascita stellare osservata dal telescopio spaziale Hubble.
NASA / ESA / STScI
Il telescopio spaziale Hubble ha celebrato 24 anni di successi nell'aprile 2014 con un'immagine a infrarossi di un asilo nido stellare che si trova a circa 6,400 anni luce di distanza. La nuvola di gas e polvere nell'immagine fa parte di una nuvola più grande (nebulosa) soprannominata la Nebulosa Testa di Scimmia (gli astronomi la elencano come NGC 2174 o Sharpless Sh2-252).
Enormi stelle appena nate (a destra) si stanno illuminando e sparano contro la nebulosa. Ciò fa sì che i gas si illuminino e la polvere irradi calore, che è visibile agli strumenti sensibili agli infrarossi di Hubble.
Studiare regioni di nascita stellare come questa e altre offre agli astronomi un'idea migliore di come le stelle e il loro luogo di nascita si evolvono nel tempo. Ci sono molte nuvole di gas e polvere nella Via Lattea e in altre galassie viste dal telescopio. Comprendere i processi che avvengono in ognuno di essi aiuta a produrre modelli utili che possono essere utilizzati per comprendere tali nuvole in tutto l'universo. Il processo di nascita delle stelle è quello di cui, fino alla costruzione di osservatori avanzati come il telescopio spaziale Hubble, il telescopio spaziale Spitzer e una nuova collezione di osservatori terrestri, gli scienziati sapevano poco. Oggi stanno scrutando negli asili nido delle stelle attraverso la Via Lattea e oltre.
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Il telescopio spaziale Hubble mostra due galassie in collisione nella luce ottica e infrarossa che mostra le regioni di nascita delle stelle create durante il caos della collisione.
NASA / ESA / STScI
La favolosa nebulosa di Orione di Hubble
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Una vista dal telescopio spaziale Hubble della Nebulosa di Orione.
NASA / ESA / STScI
Hubble ha osservato spesso la Nebulosa di Orione molte volte. Questo vasto complesso di nuvole, che si trova a circa 1,500 anni luce di distanza, è un altro dei preferiti tra gli astronomi. È visibile ad occhio nudo in buone condizioni di cielo scuro e facilmente visibile con un binocolo o un telescopio.
La regione centrale della nebulosa è un turbolento vivaio stellare, che ospita 3,000 stelle di varie dimensioni ed età. Hubble lo ha anche guardato alla luce infrarossa, che ha scoperto molte stelle che non erano mai state viste prima perché erano nascoste in nuvole di gas e polvere.
L'intera storia della formazione stellare di Orione è in questo unico campo visivo: archi, macchie, pilastri e anelli di polvere che assomigliano al fumo di sigaro raccontano tutti parte della storia. I venti stellari delle giovani stelle entrano in collisione con la nebulosa circostante. Alcune piccole nuvole sono stelle con sistemi planetari che si formano intorno a loro. Le giovani stelle calde ionizzano (energizzano) le nuvole con la loro luce ultravioletta, ei loro venti stellari stanno spazzando via la polvere. Alcuni dei pilastri delle nuvole nella nebulosa potrebbero nascondere protostelle e altri giovani oggetti stellari. Ci sono anche dozzine di nane brune qui. Questi sono oggetti troppo caldi per essere pianeti ma troppo belli per essere stelle.
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Una serie di dischi protoplanetari nella Nebulosa di Orione. Il più grande è più grande del nostro sistema solare e contiene una stella appena nata. È possibile che anche lì si formino pianeti.
NASA / ESA / STScI
Gli astronomi sospettano che il nostro Sole sia nato in una nuvola di gas e polvere simile a questa circa 4.5 miliardi di anni fa. Quindi, in un certo senso, quando guardiamo la Nebulosa di Orione, guardiamo le foto dei bambini della nostra stella.
Globuli gassosi in evaporazione
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Vista dal telescopio spaziale Hubble dei pilastri della creazione.
NASA / ESA / STScI
Nel 1995, gli scienziati del telescopio spaziale Hubble hanno rilasciato una delle immagini più popolari mai create con l'osservatorio. I "Pilastri della Creazione" hanno catturato l'immaginazione delle persone in quanto hanno fornito una visione ravvicinata di caratteristiche affascinanti in una regione di nascita di stelle.
Questa struttura inquietante e oscura è uno dei pilastri dell'immagine. È una colonna di gas idrogeno molecolare freddo (due atomi di idrogeno in ciascuna molecola) mescolata con polvere, una regione che gli astronomi considerano un luogo probabile per la formazione di stelle. Ci sono stelle di nuova formazione incorporate all'interno di protuberanze simili a dita che si estendono dalla parte superiore della nebulosa. Ogni "polpastrello" è leggermente più grande del nostro sistema solare.
Questo pilastro si sta lentamente erodendo sotto l'effetto distruttivo della luce ultravioletta. Man mano che scompare, vengono scoperti piccoli globuli di gas particolarmente denso incorporati nella nuvola. Questi sono "UOVA" - abbreviazione di "Evaporating Gaseous Globules". Almeno all'interno di alcuni degli EGG si formano stelle embrionali. Questi possono o non possono continuare a diventare stelle a tutti gli effetti. Questo perché gli UOVA smettono di crescere se la nuvola viene erosa dalle stelle vicine. Questo soffoca la fornitura di gas di cui i neonati hanno bisogno per crescere.
Alcune protostelle crescono abbastanza massicce da avviare il processo di combustione dell'idrogeno che alimenta le stelle. Queste UOVA stellari si trovano, abbastanza appropriatamente, nella "Nebulosa Aquila" (chiamata anche M16), una vicina regione di formazione stellare che si trova a circa 6,500 anni luce di distanza nella costellazione dei Serpenti.
La Nebulosa Anello
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La nebulosa ad anello vista dal telescopio spaziale Hubble.
NASA / ESA / STScI
La Nebulosa Anello è da molto tempo una delle preferite dagli astronomi dilettanti. Ma quando il telescopio spaziale Hubble ha osservato questa nuvola di gas e polvere in espansione da una stella morente, ci ha dato una nuova vista 3D. Poiché questa nebulosa planetaria è inclinata verso la Terra, le immagini di Hubble ci consentono di vederla frontalmente. La struttura blu nell'immagine proviene da un guscio di gas elio incandescente e il punto bianco blu al centro è la stella morente, che sta riscaldando il gas e facendolo brillare. La Nebulosa Anello era originariamente parecchie volte più massiccia del Sole e le sue agitazioni mortali sono molto simili a quelle che il nostro Sole attraverserà a partire da pochi miliardi di anni.
Più lontano ci sono nodi scuri di gas denso e un po 'di polvere, formati durante l'espansione del gas caldo spinto nel gas freddo espulso in precedenza dalla stella condannata. Le capesante più esterne di gas sono state espulse quando la stella stava appena iniziando il processo di morte. Tutto questo gas è stato espulso dalla stella centrale circa 4,000 anni fa.
La nebulosa si sta espandendo a più di 43,000 miglia all'ora, ma i dati di Hubble hanno mostrato che il centro si sta muovendo più velocemente dell'espansione dell'anello principale. La Nebulosa Anello continuerà ad espandersi per altri 10,000 anni, una breve fase della vita della stella. La nebulosa diventerà sempre più debole fino a quando non si dissolverà nel mezzo interstellare.
La nebulosa occhio di gatto
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La nebulosa planetaria Cat's Eye, vista dal telescopio spaziale Hubble.
NASA / ESA / STScI
Quando il telescopio spaziale Hubble ha restituito questa immagine della nebulosa planetaria NGC 6543, nota anche come nebulosa Occhio di Gatto, molte persone hanno notato che assomigliava stranamente all '"Occhio di Sauron" dei film del Signore degli Anelli. Come Sauron, la Nebulosa Occhio di Gatto è complessa. Gli astronomi sanno che è l'ultimo rantolo di una stella morente simile al nostro Sole che ha espulso la sua atmosfera esterna e si è gonfiata fino a diventare una gigante rossa. Ciò che era rimasto della stella si è ridotto fino a diventare una nana bianca, che rimane dietro ad illuminare le nuvole circostanti.
Questa immagine di Hubble mostra 11 anelli concentrici di materiale, gusci di gas che si allontanano dalla stella. Ognuna è in realtà una bolla sferica visibile frontalmente.
Ogni 1,500 anni circa, la nebulosa Occhio di gatto espelleva una massa di materiale, formando gli anelli che si incastrano come bambole nidificanti. Gli astronomi hanno diverse idee su cosa sia successo a causare queste "pulsazioni". Cicli di attività magnetica in qualche modo simili al ciclo delle macchie solari del Sole potrebbero averli innescati o l'azione di una o più stelle compagne in orbita attorno alla stella morente potrebbe aver agitato le cose. Alcune teorie alternative includono che la stella stessa stia pulsando o che il materiale sia stato espulso senza problemi, ma qualcosa ha causato onde nel gas e nelle nuvole di polvere mentre si allontanavano.
Sebbene Hubble abbia osservato questo affascinante oggetto diverse volte per catturare una sequenza temporale di movimento tra le nuvole, ci vorranno molte più osservazioni prima che gli astronomi capiscano completamente cosa sta succedendo nella Nebulosa Occhio di Gatto.
Alpha Centauri
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Il cuore dell'ammasso globulare M13, visto dal telescopio spaziale Hubble.
NASA / ESA / STScI
Le stelle viaggiano nell'universo in molte configurazioni. Il Sole si muove attraverso la Via Lattea come un solitario. Il sistema stellare più vicino, il sistema Alpha Centauri, ha tre stelle: Alpha Centauri AB (che è una coppia binaria) e Proxima Centauri, un solitario che è la stella più vicina a noi. Si trova a 4.1 anni luce di distanza. Altre stelle vivono in ammassi aperti o in associazioni in movimento. Altri ancora esistono in ammassi globulari, gigantesche collezioni di migliaia di stelle raggruppate in una piccola regione dello spazio.
Questa è una vista dal telescopio spaziale Hubble del cuore dell'ammasso globulare M13. Si trova a circa 25,000 anni luce di distanza e l'intero ammasso ha più di 100,000 stelle racchiuse in una regione di 150 anni luce di diametro. Gli astronomi hanno utilizzato Hubble per osservare la regione centrale di questo ammasso per saperne di più sui tipi di stelle che esistono lì e su come interagiscono tra loro. In queste condizioni di affollamento, alcune stelle sbattono l'una contro l'altra. Il risultato è una stella "blu sbandata". Ci sono anche stelle dall'aspetto molto rossastro, che sono antiche giganti rosse. Le stelle bianco-blu sono calde e massicce.
Gli astronomi sono particolarmente interessati a studiare globulari come Alpha Centauri perché contengono alcune delle stelle più antiche dell'universo. Molti si sono formati molto prima della Via Lattea e possono dirci di più sulla storia della galassia.
L'ammasso stellare delle Pleiadi
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Le Pleiadi viste dal telescopio spaziale Hubble.
Space Telescope Science Institute
L'ammasso stellare delle Pleiadi, spesso noto come "Sette sorelle", "la chioccia e i suoi pulcini" o "I sette cammelli" è uno degli oggetti più popolari per osservare le stelle nel cielo. Gli osservatori possono individuare questo grazioso ammasso aperto ad occhio nudo o molto facilmente attraverso un telescopio.
Ci sono più di mille stelle nell'ammasso e la maggior parte sono relativamente giovani (circa 100 milioni di anni) e molte hanno una massa parecchie volte quella del Sole. Per fare un confronto, il nostro Sole ha circa 4.5 miliardi di anni ed è di massa media.
Gli astronomi pensano che le Pleiadi si siano formate in una nuvola di gas e polvere simile alla Nebulosa di Orione. L'ammasso esisterà probabilmente per altri 250 milioni di anni prima che le sue stelle inizino a vagare mentre viaggiano attraverso la galassia.
L'osservazione delle Pleiadi da parte del telescopio spaziale Hubble ha aiutato a risolvere un mistero che ha tenuto gli scienziati a indovinare per quasi un decennio: quanto dista questo ammasso? I primi astronomi che hanno studiato l'ammasso hanno stimato che si trovava a circa 400-500 anni luce di distanza. Ma nel 1997, il satellite Hipparcos ha misurato la sua distanza a circa 385 anni luce. Altre misurazioni e calcoli hanno fornito distanze diverse, quindi gli astronomi hanno utilizzato Hubble per risolvere la questione. Le sue misurazioni hanno mostrato che l'ammasso è molto probabilmente a circa 440 anni luce di distanza. Questa è una distanza importante da misurare con precisione perché può aiutare gli astronomi a costruire una "scala delle distanze" utilizzando misurazioni su oggetti vicini.
La Nebulosa del Granchio
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Vista del telescopio spaziale Hubble del residuo di supernova della Nebulosa del Granchio.
NASA / ESA / STScI
Un altro favorito per l'osservazione delle stelle, la Nebulosa del Granchio non è visibile ad occhio nudo e richiede un telescopio di buona qualità. Ciò che vediamo in questa fotografia di Hubble sono i resti di una stella enorme che si è fatta esplodere in un'esplosione di supernova che è stata vista per la prima volta sulla Terra nell'anno 1054 d.C. Alcune persone hanno notato l'apparizione nei nostri cieli: i cinesi, i nativi americani , e il giapponese, ma ci sono notevolmente pochi altri record di esso.
La Nebulosa del Granchio si trova a circa 6,500 anni luce dalla Terra. La stella che è esplosa e l'ha creata era molte volte più massiccia del Sole. Ciò che rimane dietro è una nube in espansione di gas e polvere e una stella di neutroni, che è il nucleo schiacciato ed estremamente denso dell'ex stella.
I colori in questa immagine del telescopio spaziale Hubble della Nebulosa del Granchio indicano i diversi elementi che sono stati espulsi durante l'esplosione. Il blu nei filamenti nella parte esterna della nebulosa rappresenta ossigeno neutro, il verde è zolfo ionizzato singolarmente e il rosso indica ossigeno doppiamente ionizzato.
I filamenti arancioni sono i resti laceri della stella e sono costituiti principalmente da idrogeno. La stella di neutroni in rapida rotazione incorporata al centro della nebulosa è la dinamo che alimenta il misterioso bagliore bluastro interno della nebulosa. La luce blu proviene da elettroni che ruotano quasi alla velocità della luce attorno alle linee del campo magnetico della stella di neutroni. Come un faro, la stella di neutroni emette due fasci di radiazione che sembrano pulsare 30 volte al secondo a causa della rotazione della stella di neutroni.
La grande nube di Magellano
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La vista di Hubble di un residuo di supernova chiamato N 63A.
NASA / ESA / STScI
A volte l'immagine di Hubble di un oggetto sembra un'opera d'arte astratta. Questo è il caso di questa vista di un residuo di supernova chiamato N 63A. Si trova nella Grande Nube di Magellano, che è una galassia vicina alla Via Lattea e si trova a circa 160,000 anni luce di distanza.
Questo residuo di supernova si trova in una regione di formazione stellare e la stella che è esplosa per creare questa visione celeste astratta era tremendamente massiccia. Queste stelle attraversano il loro combustibile nucleare molto rapidamente ed esplodono come supernove poche decine o centinaia di milioni di anni dopo la loro formazione. Questo era 50 volte la massa del Sole, e per tutta la sua breve vita, il suo forte vento stellare è esploso nello spazio, creando una "bolla" nel gas interstellare e nella polvere che circonda la stella.
Alla fine, le onde d'urto ei detriti in rapida espansione di questa supernova si scontreranno con una vicina nuvola di gas e polvere. Quando ciò accadrà, potrebbe benissimo innescare un nuovo ciclo di formazione di stelle e pianeti nella nuvola.
Gli astronomi hanno utilizzato il telescopio spaziale Hubble per studiare questo residuo di supernova, utilizzando telescopi a raggi X e radiotelescopi per mappare i gas in espansione e la bolla di gas che circonda il sito dell'esplosione.
Una tripletta di galassie
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Tre galassie studiate dal telescopio spaziale Hubble.
NASA / ESA / STScI
Uno dei compiti del telescopio spaziale Hubble è fornire immagini e dati su oggetti distanti nell'universo. Ciò significa che ha inviato indietro i dati che costituiscono la base per molte splendide immagini di galassie, quelle enormi città stellari si trovano per lo più a grandi distanze da noi.
Queste tre galassie, chiamate Arp 274, sembrano parzialmente sovrapposte, sebbene in realtà possano trovarsi a distanze leggermente diverse. Due di queste sono galassie a spirale, e la terza (all'estrema sinistra) ha una struttura molto compatta, ma sembra avere regioni in cui si stanno formando le stelle (le aree blu e rossa) e quello che sembra bracci a spirale vestigiali.
Queste tre galassie si trovano a circa 400 milioni di anni luce da noi in un ammasso di galassie chiamato Ammasso della Vergine, dove due spirali stanno formando nuove stelle attraverso i loro bracci a spirale (i nodi blu). La galassia nel mezzo sembra avere una barra nella sua area centrale.
Le galassie sono diffuse in tutto l'universo in ammassi e superammassi e gli astronomi hanno trovato la più distante a più di 13.1 miliardi di anni luce di distanza. Ci appaiono come sarebbero sembrati quando l'universo era molto giovane.
Una sezione trasversale dell'universo
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Un'immagine molto recente scattata con il telescopio spaziale Hubble che mostra galassie lontane nell'universo.
NASA / ESA / STScI
Una delle scoperte più eccitanti di Hubble è stata che l'universo è costituito da galassie per quanto possiamo vedere. La varietà di galassie spazia dalle familiari forme a spirale (come la nostra Via Lattea) alle nuvole di luce di forma irregolare (come le Nubi di Magellano). Si sono schierati in strutture più grandi come ammassi e superammassi.
La maggior parte delle galassie in questa immagine di Hubble si trova a circa 5 miliardi di anni luce di distanza, ma alcune di esse sono molto più lontane e raffigurano tempi in cui l'universo era molto più giovane. La sezione trasversale dell'universo di Hubble contiene anche immagini distorte di galassie sullo sfondo molto distante.
L'immagine appare distorta a causa di un processo chiamato lente gravitazionale, una tecnica estremamente preziosa in astronomia per studiare oggetti molto distanti. Questa lente è causata dalla flessione del continuum spazio-temporale da parte di enormi galassie che si trovano vicino alla nostra linea di vista verso oggetti più distanti. La luce che viaggia attraverso una lente gravitazionale da oggetti più distanti è "piegata", il che produce un'immagine distorta degli oggetti. Gli astronomi possono raccogliere informazioni preziose su quelle galassie più distanti per conoscere le condizioni precedenti nell'universo.
Uno dei sistemi di lenti visibili qui appare come un piccolo anello al centro dell'immagine. Presenta due galassie in primo piano che distorcono e amplificano la luce di un quasar distante. La luce di questo brillante disco di materia, che attualmente sta cadendo in un buco nero, ha impiegato nove miliardi di anni per raggiungerci, due terzi dell'età dell'universo.
fonti
- Garner, Rob. "Scienza e scoperte di Hubble." NASA, NASA, 14 settembre. 2017, www.nasa.gov/content/goddard/hubble-s-discoveries.
- "Casa." STScI, www.stsci.edu/.
- "HubbleSite - Out of the Ordinary ... out of This World." HubbleSite - The Telescope - Hubble Essentials - Informazioni su Edwin Hubble, hubblesite.org/.