Hubble kommer att titta djupare in i universums mysterier

Förra veckan tillkännagav NASA ett nytt Hubble-reparationsuppdrag, ett som kan förlänga det kretsande teleskopets livslängd med minst fem år och förse astronomer med oöverträffad forskning om universums ursprung. Rymdteleskopet kommer att få en ny kamera och spektrograf (en anordning för att mäta ljusvågor), och några befintliga komponenter kommer att fixas.

Den här detaljen från Hubble Ultra Deep Field (HUDF)-bilden, färdig 2004 efter att astronomer kombinerat observationer från mer än 400 Hubble-banor, visar dussintals galaxer som de var så små som 400 miljoner år efter big bang – cirka 3 procent av universums nuvarande tidsålder. Tills rymdteleskopet James Webb lanseras 2013, förväntas detta förbli den djupaste inblicken i kosmos någonsin. (Kredit: NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) och HUDF-teamet)

De nya förmågorna kommer att fortsätta Hubbles rekord med att tänja gränserna utåt, säger Craig Wheeler, en astronom vid University of Texas och president för American Astronomical Society . Hubble-teleskopet har redan tittat djupare in i kosmos än något annat, och med två nya instrument kommer det att kunna göra det bättre och eventuellt trycka tillbaka mot universums ursprung, säger Wheeler.

En ny Cosmic Origins Spectrograph (COS) kommer att installeras i teleskopet, vilket ökar dess förmåga att upptäcka ultraviolett ljus med en faktor 30. Det kommer att göra det möjligt att observera hundratals objekt som är alldeles för svaga för att avbildas med Hubbles andra instrument, säger University of Colorados Michael Shull, en medlem av teamet som utvecklade COS-instrumentet.

COS kan hjälpa astronomer att förstå hur galaxerna bildades genom att analysera blandningen av element som spys ut av kvasarer och av döende stjärnor som kallas supernovor. Det enda andra befintliga teleskopet som kan övervaka ultraviolett ljus är den åldrande FUSE, ett mycket mindre instrument som bara förväntas hålla ytterligare ett år eller så. Utan Hubble-reparationsuppdraget, säger Shull, stod ultravioletta astronomer inför minst ett decennium utan den nödvändiga utrustningen för att göra nya observationer. COS kommer att göra det möjligt att göra den första grundliga undersökningen av himlen för ultravioletta källor, enligt Shull. Fram till nu har vi bara skrapat på ytan, säger han. Istället för 10 eller 15 ljuskällor runt hela himlen kommer det att finnas hundratals, om inte tusentals.

Astronomer är också entusiastiska över tredje generationens Wide-Field Camera (WFC3), som avsevärt kommer att öka kapaciteten hos kameran som har varit Hubbles mest använda instrument. Den befintliga kameran har redan avslöjat mycket om vårt solsystem, avlägsna galaxer och gasmoln. Den används också för att skapa Hubble Ultra Deep Field-bilder, som sökte djupare in i kosmos än någon tidigare astronomisk bild, avslöjade galaxer i deras tidigaste skeden av bildning och tvingade fram revideringar av tidigare teorier om hur dessa gigantiska samlingar av stjärnor kom samman.

Tack vare framsteg inom halvledardetektorer kommer den nya kameran att vara nästan en storleksordning känsligare än sin föregångare, WFC2, säger Jeffrey Hoffman, professor i astronautik vid MIT och en före detta astronaut som hjälpte till att installera WFC2 under en Hubble-service. uppdrag 1993. Genom att öka teleskopets förmåga att upptäcka svaga föremål, säger Hoffman, kommer den nya kameran att öppna upp ett enormt outforskat upptäcktsutrymme, med en potential för nya upptäckter som inte kan förutsägas.

Det nya reparationsuppdraget kommer också att inkludera ett försök att fixa Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS), ett av instrumenten som levererades under ett tidigare Hubble-serviceuppdrag 1997. STIS fungerade framgångsrikt fram till 2004, då det drabbades av ett strömavbrott. Innan det misslyckades gjorde det här instrumentet ett stort genombrott och gav för första gången direkta bevis för supermassiva svarta hål i mitten av vissa galaxer. Astronomer hade länge trott att sådana svarta hål existerade, men att ha bevisen hjälpte till att bekräfta de teoretiska förutsägelserna.

Astronauter kommer att försöka reparera instrumentet under ett kommande uppdrag, som preliminärt är planerat till våren 2008. Att fortsätta arbetet med svarta hål, inklusive lära sig mer om hur de bildades och hur de interagerar när galaxer kolliderar, kommer att vara bland instrumentets toppar prioriteringar om de utmanande reparationerna lyckas. Till skillnad från att ersätta hela instrument, vilket var en funktion som designats i Hubble från början, är reparation av den trasiga strömförsörjningen en mycket svårare operation som innebär att ta sig in i instrumentet för att byta ut komponenter. Hoffman påpekar att detta kräver att man tar bort 120 bultar som potentiellt kan flyta runt och skada andra delar av teleskopet.

För att förhindra detta har NASA utvecklat ett mycket smart system med en plexiglasbehållare som kommer att fånga upp alla lösa bultar när de tas bort, säger Hoffman. Om allt går rätt kommer de att få det att se enkelt ut.

Wheeler säger att ett viktigt resultat av att låta Hubble-teleskopet fungera längre är att det nu förväntas överleva tillräckligt länge för att överlappa nästa generations teleskop som i slutändan kommer att ta dess plats: James Webb Space Telescope, som ska skjutas upp i 2013. Medan Webb-teleskopet kommer att vara mycket större än Hubble, med en huvudspegel på 6,5 meter i diameter jämfört med Hubbles 1,8 meter, kommer Webb inte att ersätta alla Hubbles funktioner. Webb är främst designad för infraröd observation, medan Hubble också är effektiv för synligt och ultraviolett ljus.

Att ha båda teleskopen fungerande samtidigt, vilket inte är säkert men nu är troligt, är fruktansvärt viktigt, säger Wheeler. Det ger dig en multispektral förmåga för koordinerade observationer, och därmed får du mycket mer information om ett givet objekt.

Tills dess kommer den reparerade Hubble att fortsätta utföra en mängd olika projekt som inte kan göras med något annat instrument. Du kan inte göra vetenskapen utan Hubble, säger Wheeler.

Dölj