Inżynierowie i technicy pilnie pracują nad zdiagnozowaniem i opracowaniem rozwiązania (w najlepszym wypadku) lub obejściem (w najgorszym przypadku) ostatnich problemów żyroskopowych w Kosmicznym Teleskopie Hubble'a, daje nam to chwilę na sprawdzenie i zastanowienie się nad niektórymi z największych osiągnięć nauka. Nie martw się, że wielkie obserwatorium na niebie w najbliższym czasie nie będzie nigdzie (tak bardzo, jak chcielibyśmy ulepszenia lub wymiany), dzięki czemu możemy śmiało oczekiwać wielu lat astronomicznej wielkości. Ale Hubble działa już od prawie trzech dekad; co to przyczyniło się do całkowitej ludzkiej wiedzy o wszechświecie?
Odpowiedź: dużo. A dzisiaj trafię tylko na jedną z najważniejszych rzeczy.
Mierzenie odległych odległości w kosmosie nie jest łatwym zadaniem. Okazuje się, że powiedzenie czegoś tak zwartego jak „Galaktyka Andromedy znajduje się w odległości około 2,5 miliona lat świetlnych” jest naprawdę trudne do wypracowania w zapleczu. Współczesne pomiary astronomiczne opierają się na zestawie nakładających się, zazębiających się technik, które działają stabilnie na zewnątrz, na coraz większe odległości, od księżyca do krawędzi obserwowalnego Wszechświata.
Jedną z kluczowych kotwic w tak zwanej „kosmicznej drabinie odległości” (ponieważ jest jak drabina odległości do kosmosu) jest dziwny obiekt astronomiczny znany jako zmienne cefeidalne. Nazwane od królewskiej konstelacji, w której zostały po raz pierwszy odkryte, gwiazdy te mają bardzo osobliwą i bardzo przydatną właściwość: pulsują.
W ciągu kilku dni gwiazdy te będą coraz jaśniejsze i ciemniejsze, przechodząc cyklicznie w regularny, powtarzalny i niezawodny wzór. A na początku XX wieku cudownie uzdolniony astronom Henrietta Swan Leavitt odkrył, że te zmienne cefeidalne nie są po prostu nudne - są ciekawe. Istnieje bardzo ciekawy związek między tym, jak szybko te gwiazdy jaśnieją / ściemniają te gwiazdy, a tym, jak są one wewnętrznie jasne (w żargonie astronomicznym jest to znane jako jasność).
A jeśli wiesz, jak jasne jest coś, możesz obliczyć odległość. Pomyśl o tym przez chwilę, aby uświadomić sobie, jak niesamowite jest to. Wyjdź dziś wieczorem i spójrz na losową gwiazdę. Jak daleko jest? Zgadnij losowo. Poszukaj jaśniejszej gwiazdy. Czy ta jaśniejsza gwiazda jest jaśniejsza, ponieważ jest bliżej? A może jest jaśniejszy, ponieważ… jest po prostu jaśniejszy? To trudna łamigłówka, która niepokoiła nawet tytanów myśli takich jak Newton.
Ale jeśli znasz jasność (rzeczywistą jasność) tych gwiazd, możesz na pewno wiedzieć, która jest dalej, a która bliżej. Dla każdej gwiazdy można było porównać prawdziwe jasność do jasności, którą mierzysz na niebie, zrób trochę trygonometrii w szkole średniej, a poznasz odległość do tych gwiezdnych mieszkańców.
Trudno to zrobić z każdą starą gwiazdą, ponieważ trudno jest poznać jej prawdziwą jasność. Ale na szczęście Cefeidy to nie tylko stara gwiazda. Ponieważ możesz zmierzyć ich zmienność, a ta wariacja jest bezpośrednio związana z ich jaskrawością, możesz określić ich odległości z (względną) łatwością.
To właśnie dzięki Cefeidom Edwin Hubble po raz pierwszy odkrył, że Galaktyka Andromedy jest a) własną galaktyką ib) naprawdę daleko, otwierając nasz pierwszy wielki skok w szerszą kosmologiczną scenę. A teraz już wiesz, dlaczego Hubble (Kosmiczny Teleskop) został nazwany na cześć Hubble'a (osoby). Ale Cefeidy mogą nas zabrać tylko do tej pory. Nadal musisz obserwować pojedynczą gwiazdę i mieć wystarczająco czuły teleskop, aby zarejestrować zmianę w czasie. Nie jest to łatwe zadanie, a im dalej, tym bardziej, staje się o wiele trudniejsze.
Aby dotrzeć do naprawdę ogromnych kosmologicznych odległości, które znamy i kochamy dzisiaj, przechodzimy na inne techniki. Ale te techniki (powiedzmy, patrząc na niektóre rodzaje supernowych) nie są dobre w pobliżu, więc Cefeidy stanowią kluczowy punkt kotwiczenia w docieraniu do ... no, gwiazd.
I tutaj Hubble dostarczył w duży sposób. Hubble to duże teleskopy, co oznacza, że może widzieć bardzo daleko cefeidy. I jest w kosmosie, więc nie musi się martwić o nieznośną atmosferę zepsucia swoich pomiarów. Dzięki tym zaletom i innym osiągnięciom astronomowie jesteśmy w stanie określić odległości do trzech tuzinów galaktyk w odległości do 65 milionów lat świetlnych, z wieloma pomiarami Cefeid na galaktykę, aby naprawdę je zablokować.
Ten pojedynczy wynik ugruntował nasze zrozumienie kosmicznych odległości, pomagając nam dowiedzieć się więcej o wszystkim, od historii naszego kosmosu po naturę ciemnej energii. Był to tylko niewielki wycinek tego, co udało się osiągnąć dzięki Hubble'owi.
Czytaj więcej: „Końcowe wyniki kluczowego projektu teleskopu kosmicznego Hubble'a do pomiaru stałej Hubble'a”
