torstai 30. marraskuuta 2017

HUBBLEN MAAILMA

Kun ajatellaan tähtitiedettä ja avaruutta, niin varmasti merkittävin modernin ajan yleistä mielipidettä muokannut yksittäinen asia on avaruusteleskooppi Hubble. Sen ottamat kuvat ovat hämmästyttäneet verkkokalvojamme vuosi vuoden perään tuoden jatkuvasti jotain uutta tietoa maailmankaikkeudesta. Hubblen lähetettiin kiertoradalle 1990-luvun alussa, jolloin sen ensimmäiset kuvat julkaistiin juuri sopivasti internetin läpimurron kynnyksellä. Siten kuvat myös tavoittivat suuren yleisön aivan eri tavalla kuin aikaisemmin, vaikka vaikeuksiakin Hubblen kanssa aluksi oli.

Hubblen historian voidaan katsoa alkaneen jo silloin, kun avaruuslentojen katsottiin tulevan mahdolliseksi. Jo vuonna 1946 Lyman Spitzer esitteli artikkelissaan kaukoputken sijoittamista avaruuteen. Hän kuvaili siinä avaruudessa sijaitsevan observatorion etuja, jolloin ilmakehän väreily ei haittaisi havaintoja. Spitzer kuvaili myös mahdollisuuksia tehdä havaintoja infra- ja ultravioletin aallonpituuksilla, jotka muuten suodattuvat osittain pois ilmakehän vaikutuksesta. Spitzer käyttikin suurimman osan urastaan avaruusteleskooppien kehittämiseen ja ansioistaan avaruuteen laukaistiinkin vuonna 2003 hänen nimeään kantava infrapunateleskooppi, Spitzer.

Hubblen varsinainen suunnittelu käynnistyi 1970-luvulla, mutta rahoituksen puutteen vuoksi suunnittelu eteni varsin epätasaisesti. Kiertoradalle tämä 2,4 metrinen (pääpeilin halkaisija) avaruusteleskooppi pääsi vasta 24. huhtikuuta vuonna 1990. Vastoinkäymiset ja viivästymiset teleskoopin osalta eivät päättyneet vielä tähänkään, sillä ensimmäisistä testikuvista havaittiin, että ne olivat epätarkkoja. Syyksi paljastui peili, joka oli hiottu väärin. Korjaava huoltolento saatiin tehtyä vasta vuonna 1993, mutta tämän jälkeen Hubblen teleskooppi on toiminut varsin hyvin ja tuottanut valtavan määrän hienoja kuvia katseltavaksemme. Hubblen alkuperäiseksi käyttöiäksi määriteltiin noin 15 vuotta, joka täyttyi vuonna 2005. Käyttöikä on kuitenkin ylittänyt kaikki odotukset ja Hubble toimii edelleen erinomaisesti. Tämän hetken arvion mukaan Hubble voisi olla kiertoradalla jopa 2030-luvulle asti. Jo sitä ennen Hubblen ”korvaajaksi” avaruuteen lähetetään kuitenkin James Webb -avaruusteleskooppi, jonka tavoitteellinen laukaisu on keväällä 2019.

Lopuksi vielä pieni valikoima Hubblen parhaita kuvia. Mukaan mahtuisi luonnollisesti moninkertainen määrä toinen toistaan kiinnostavampia kohteita, mutta eräänlainen TOP 10 lista tämäkin nyt voisi olla.

HUBBLE TOP 10

10. Butterfly Nebula / Perhossumu / NGC 6302


Perhossumu on avaruusteleskooppi Hubblen ”testikuva” vuoden 2009 huoltolennolla. Tälloin Hubbleen asennettiin myös uusi laajemman kuvakentän omaava kamera (WFC3). Kohde eli Perhossumu oli valittu sen näyttävyyden ja sopivan koon perusteella uutta kameraa varten. Perhossumu on niin sanottu planetaarinen sumu, joka syntyy auringonkaltaisen tähden singotessa kuorikerroksensa avaruuteen elinkaarensa lopussa. Tähdestä jää jäljelle vain valkoinen kääpiö, mutta avaruuteen sinkoutuva muu aines näyttäytyy Linnunradallamme kauniina muotoina joidenkin kymmenien tuhansien vuosien ajan. Tämä sumu on iältään noin 2 200 vuotta eli se on syntynyt hieman ennen ajanlaskumme alkua. Perhossumu sijaitsee Skorpionin tähdistössä noin 3 800 valovuoden päässä meistä. Meidän Aurinkoa vastaava kohtalo odottaa vasta noin 5 miljardin vuoden kuluttua.

Perhossumu Skorpionin tähdistössä kuuluu ehdottomasti Hubblen kuvista näyttävimpiin.
Image credit: By NASA, ESA and the Hubble SM4 ERO Team, via Wikimedia Commons

9. A Rose made by galaxies / Ruusugalaksi / UGC 1810 + UGC 1813

Andromedan tähdistöstä löytyy varmasti yksi taivaan kauneimmista galaksipareista, jotka tunnetaan myös yhteisnimellä Ruusugalaksi. Tässä 300 miljoonan valovuoden päässä olevassa tapahtumassa on kyseessä kahden spiraaligalaksin lähiohitus. Pienempi galakseista on menettänyt kohtaamisessa suuren osan kevyestä kaasusta ja jäljelle on jäänyt vain keskuspullistuma ja sitä lähinnä olevat spiraalin tyngät. Suurempi galaksi on säilyttänyt pääosan muodostaan, mutta sitäkin koristelevat erilaiset vuorovesihännät sekä varsinkin galaksin yläosassa näkyvät siniset nuorten tähtien alueet. Uudet tähtien syntymäalueet ovat syntyneet, kun ohikiitävä galaksi on aiheuttanut muutoksia kaasu- ja pölypilviin, joissa niiden tiivistyminen on käynnistynyt uusien tähtien alkioiksi. Tämäkin galaksien välinen kosminen kohtaaminen tulee kestämään vielä satoja miljoonia vuosia ennen kuin ne lopullisesti yhdistyvät.

Ruusugalaksin muodot ovat syntyneet kahden galaksin lähiohituksessa.
Image credit: By NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA), via Wikimedia Commons

8. Sombrero Galaxy / Messier 104

Sombrerogalaksi on yksi oman galaksijoukkomme (Neitsyen galaksijoukko) kiinnostavista galakseista. Sen poikkeuksellisen kirkas halo (kirkas kehä) varsinaisen galaksin ympärillä ja galaksin tasossa oleva vahva ja tumma pölypilvi ovat houkuttaneet myös Hubblen valokuvaamaan galaksia. Juuri nämä ominaisuudet ovat antaneet sille myös sen lempinimen, Sombrerogalaksi. Galaksin ytimessä sijaitsee myös poikkeuksellisen suuri keskuspullistuma, joka tarkoittanee siellä lymyilevän harvinaisen suuren supermassiivisen mustan aukon. Vaikka galaksin koko on likimääräisesti vain puolet omasta Linnunradastamme on sen ympäriltä löydetty lähes kymmenen kertaa enemmän pallomaisia tähtijoukkoja kuin omasta galaksistamme. Myös tämä ominaisuus tekee Sombrerogalaksista poikkeuksellisen.

Sombrerogalaksin pölyvyön yksityiskohdat näkyvät hyvin kirkasta taustaa vasten.
Image credit: By NASA/ESA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA), via Wikimedia Commons

7. V838 Monocerotis echoes

6. tammikuuta vuonna 2002 havaittiin taivaalla Yksisarvisen tähdistössä jotain poikkeuksellista. Tätä V838 Monocerotiksen nimellä tunnettua tähteä seurasi myös Hubble seuraavien kuukausien aikana. Tähden kirkastuminen näytti aluksi tavanomaiselta novalta, mutta tarkemmat havainnot paljastivat sen olevan todennäköisesti hyvin poikkeuksellinen, ns. punainen nova. Punaiset novat ovat kaksoistähtijärjestelmiä, joissa kirkastuminen syntyy tähtien yhdistyessä. Yhdistymisessä uuden tähden pinta laajenee ja viilenee huomattavasti aiheuttaen lähinnä infrapuna-alueella näkyvän valokaiun. Hubblen ottama kuva paljastaa yksityiskohtaisesti tämän erikoisen näkymän taivaalta. Vastaavia punaisia novia tunnetaan vain muutamia ja näistäkin osa on havaittu muista galakseista. Mittausten ja ennusteiden mukaan vastaava tapahtuma tulee tapahtumaan vuonna 2022 Joutsenen tähdistössä sijaitsevassa KIC 9832227 tähdessä.

Punaisen novan valokaiku näkyy tyylikkäänä sumuna tähtienvälisen avaruuden pölypilvissä.
Image credit: By NASA and The Hubble Heritage Team (AURA/STScI), via Wikimedia Commons

6. Hubble Extreme Deep Field

Hubble Extreme Deep Field on ”syvin” syvän taivaan kuva, joka toistaiseksi on taivaalta otettu. Kuvan tarkoituksena on ollut nähdä mahdollisimman kauas menneisyyteen, lähelle aikaa jolloin ensimmäiset galaksit ovat syntyneet. Kuvan alue sijaitsee Sulatusuunin tähdistössä eteläisellä pallonpuoliskolla taivaan kohdassa, jossa Linnunradan tähtiä on mahdollisimman harvassa. Kuvakentän koko on vain 2,3 x 2 kaariminuuttia, mutta siitä huolimatta Extreme Deep Field sisältää lähes 10 000 kohdetta, joista suurin osa on galakseja. Kuvan nuorimmat galaksit ovat syntyneet vain noin 450 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen eli kuvassa nähdään menneisyyttä jopa yli 13 miljardin vuoden päähän.

Hubble Extreme Deep Field paljastaa maailmankaikkeuden menneisyyden katsomalla taaksepäin yli 13 miljardin vuoden päähän.
Image credit: By NASA, ESA, H. Teplitz and M. Rafelski (IPAC/Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona State University), and Z. Levay (STScI), via Wikimedia Commons

5. Whirlpool Galaxy / Pyörregalaksi / Messier 51

Pyörregalaksi on galaksien joukossa häikäisevä kaunotar useista syistä. Ensinnäkin se on melko kirkas ja suurikokoinen spiraaligalaksi, jonka selkeät spiraalihaarat näkyvät suoraan ylhäältä päin. Toiseksi se on vuorovaikutuksessa toisen voimakkaan spiraalihaaran kärjen takana näkyvän kääpiögalaksin kanssa. Kohde on yksi tunnetuimmista kohteista taivaalla. Hubblen ottamasta kuvasta paljastuu kuinka joitain satoja miljoonia vuosia sitten tapahtuneen ohituksen vaikutuksesta on Pyörregalaksin spiraalihaaroissa oleva kaasu kerääntynyt yhteen, jolloin voimakas tähtien syntyprosessi on käynnistynyt. Vaikka prosessi on jo hieman hidastunut, näkyy uusien tähtien syntyalueita erityisesti kääpiögalaksin puoleisten spiraalien osissa. Kääpiögalaksin ympärillä on lisäksi nähtävissä heikkoa kaasumaista hehkua, joka on galakseista irronnutta materiaalia ohituksen seurauksena. Galaksien törmäysprosessi jatkuu edelleen ja noin 50 – 100 miljoonan vuoden kuluttua ne kohtaavat jälleen toisensa.

Pyörregalaksin pölypilvet ja tähtien syntymäalueet näkyvät selvästi Hubblen kuvassa.
Image credit: NASA and European Space Agency, via Wikimedia Commons

4. Crab Nebula / Rapusumu / Messier 1

Hubblen kuvista laadittu mosaiikki Rapusumusta paljastaa voiman, joka repii tähden riekaileiksi sen päättäessä päivänsä supernovana. Rapusumun aiheuttanut supernova näkyi taivaalla Härän tähdistössä lähes tuhat vuotta sitten, jolloin mm. kiinalaiset tähtitieteilijät havainnoivat sen ilmestymistä ja katoamista vuonna 1054 jopa päivänvalossa. Tänä päivänä räjähdyksen jäännökset näkyvät monimuotoisena sumuna, joka on jo levinnyt avaruuteen 11 valovuoden laajuiselle alueelle. Laajentuminen jatkuu edelleen 1500 kilometrin sekuntinopeudella. Sumun keskustassa sijaitsee räjähtäneen tähden jäännös, neutronitähti, jonka halkaisija on ainoastaan 10 kilometriä. Tästä huolimatta sen massa on Aurinkoon verrattuna noin kaksinkertainen.

Rapusumu on tunnetuin esimerkki räjähtäneen tähden eli supernovan jäänteistä.
Image credit: NASA, ESA, J. Hester and A. Loll (Arizona State University) (HubbleSite: gallery, release.), via Wikimedia Commons

3. Messier 82 / Sikarigalaksi

Messier 82 eli Sikarigalaksi on tyypillinen ja samalla myös lähin esimerkki niin sanotusta tähtiryöppygalaksista. Hubble on kuvannut tästä erikoisesta galaksista mosaiikkikuvan, joka sisältää niin näkyvän valon kuin infrapunankin aallonpituuksia. Galaksin kirkas kiekko näkyy paremmin näkyvässä valossa ja galaksin ylä- ja alapuolella sinkoutuva hehkuvan kuuma kaasu infrapunavalossa. Galaksi on aktiivinen noin 500 miljoonaa vuotta sitten tapahtuneen toisen galaksin (Messier 81) lähiohituksen vuoksi. Ohituksen seurauksena galaksin keskustassa käynnistyi voimakas tähtien syntyprosessi, joka jatkuu edelleen. Galaksin ytimessä syntyykin tällä hetkellä uusia tähtiä 10 kertaa enemmän kuin koko Linnunradassa yhteensä.

Hubblen mosaiikkikuva ns. Sikarigalaksista, jossa on paljon aktiivista toimintaa toisen galaksi lähiohituksen seurauksena.
Image credit: NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA), via Wikimedia Commons

2. Infrared view of Horsehead Nebula

Avaruusteleskooppi Hubblen kuvauskyky ei siis rajoitu pelkästään näkyvän valon alueelle, vaan sillä on mahdollisuus myös infrapunan aallonpituudella otettaviin kuviin. Malliesimerkki tästä on äärimmäisen tarkka kuva Orionin tähdistössä sijaitsevasta hyvin tunnetusta Hevosenpääsumusta (Barnard 33). Näkyvän valon alueella sumu on hyvin tumma ja se koostuukiin lähinnä tähtienvälisestä pölystä ja kaasusta, joka ei ole minkään tähden valaisema. Taivaalta se erottuu vain sen vuoksi, että sumun taustalla loistaa punertava vetypilvi, IC 434. Infrapunan aallonpituudella otettu kuva antaa mahdollisuuden tarkastella Hevosenpääsumua aivan eri näkökulmasta, kun pölyn ja kaasun yksityiskohdat tulevat näkyviin.

Hevosenpääsumu infrapunan aallonpituudella.
Image credit: ESA/Hubble, via Wikimedia Commons

1. Pillars of Creation – Luomisen pilarit

Luomisen pilarit lienee Hubblen tunnetuin kuva. Alkuperäinen kuva tuosta Käärmeen tähdistössä sijaitsevasta kaasusumusta on otettu 1. huhtikuuta vuonna 1995 avaruusteleskoopin varhaisina vuosina. Kuvan ajoitus sopi täydellisesti internetin vallankumoukselliseen etenemiseen 1990-luvun puolivälin aikoihin ja siten kuva päätyikin nopeasti laajempaan jakeluverkostoon kuin mikään avaruuskuva aiemmin ja tuli tunnetuksi ympäri maailmaa. Kuva on saanut nimensä pitkistä pylväsmäisistä pilareista, joiden kärjistä hehkuu aavemaista valoa. Pilarit ovat todellisuudessa tiheää kaasua, joiden kohdalla on syntymässä uusia tähtiä. Pilarit erottuvat taustastaan selkeästi, sillä toisten vastasyntyneiden tähtien säteilypaine on puhaltanut keveimmät kaasut tiheän kaasukerroksen ympäriltä pois. Pilarien sisällä olevien tähtialkoiden syntymän jälkeen myös nämä pilarit katoavat. Hubble on kuvannut pilareista uusintaversion vuonna 2014.

Luomisen pilarit vuoden 2014 versiossa.
Image credit: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA, via Wikimedia Commons