Hubble-avaruusteleskooppi – määritelmä, historia ja tärkeimmät havainnot

Hubble-avaruusteleskooppi (HST) on yksi historian merkittävimmistä avaruusteleskoopeista ja ensimmäinen suuri optinen teleskooppi kiertoradalla. Koska se sijaitsee ilmakehän yläpuolella, se näkee taivaan selkeämmin kuin maassa oleva laite: ilmakehä ei sumenta tähtien ja galaksien valoa samalla tavalla kuin Maan pinnalta havaittaessa. Hubble Space Telescope on nimetty tähtitieteilijä Edwin Hubblen mukaan. Sen pääpeilin halkaisija on 2,4 metriä, ja teleskooppi pystyy havaitsemaan kohteita jatkuvasti vuorokauden ympäri, mikä mahdollistaa pitkäkestoiset syväkenttähavainnot ja seurantaohjelmat.

Missä Hubble sijaitsee ja miten se liikkuu

Teleskooppi on avaruudessa matalalla Maan kiertoradalla, noin 540–600 kilometrin korkeudella. HST liikkuu erittäin nopeasti: kiertonopeus on noin 7,5 km/s (noin 27 000 km/h). Tällaisella nopeudella teoreettinen matka New Yorkista San Franciscoon kestäisi vain noin 9–10 minuuttia. Suuri kiertonopeus ja kiertoradan nopea liike aiheuttavat haasteita havaintojen aikataulutuksessa ja tähtäyksen tarkkuudessa.

Teknisiä tietoja

• Pääpeili: 2,4 m
• Energia ja massa: laukaistessa massaltaan noin 11 000 kg
• Sijainti: matalalla Maan kiertoradalla (~540–600 km)
• Havaintoalueet: näkyvä valo, ultravioletti ja lähi-infrapuna
• Pääinstrumentit (nykyiset ja aiemmat): muun muassa Wide Field Camera 3 (WFC3), Advanced Camera for Surveys (ACS), Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS), Cosmic Origins Spectrograph (COS), NICMOS sekä Fine Guidance Sensors (FGS)

Rakentaminen ja laukaisu

Hubble rakennettiin ja voidaan katsoa olevan kansainvälisen yhteistyön tulos: sen rakentamiseen osallistuivat pääasiassa NASA ja ESA, sekä lukuisat yliopistot ja tutkimuslaitokset. Teleskooppi laukaistiin avaruuteen 24. huhtikuuta 1990 osana avaruussukkulan STS-31 tehtävää. Se suunniteltiin mahtumaan avaruussukkulan lastiruumaan, ja siksi sen koko oli rajoitettu verrattuna maassa oleviin suurimpiin peileihin.

Huolto- ja korjauslennot

Hubble on poikkeuksellinen siinä, että astronautit pystyivät huoltamaan ja päivittämään sitä useilla huoltolennolla. Ensimmäinen huoltomissiö vuonna 1993 korjasi alkuvaiheen kuvanlaatuongelman (pääpeilin pienimuotoinen epämuotoisuus) asentamalla korjaavat optiset laitteet ja uuden kameran. Sen jälkeen Hubble sai useita lisäpäivityksiä ja korjauksia huoltolentojen aikana; tunnetuimmat huoltomissiot tapahtuvat vuosina 1993, 1997, 1999, 2002 ja viimeinen suurhuolto vuonna 2009, jolloin asennettiin mm. Wide Field Camera 3 (WFC3) ja Cosmic Origins Spectrograph (COS) sekä korjattiin muita instrumentteja. Nämä toimet pitivät teleskoopin toimintakykyisenä vuosikymmenien ajan.

Merkittävimmät havainnot ja vaikutus

Hubble on tehnyt lukuisia läpimurtohavaintoja ja muokannut tähtitieteen kuvaa monin tavoin. Keskeisiä saavutuksia ovat muun muassa:

• Syväkenttäkartoitukset: Hubble Deep Field ja Ultra Deep Field -kuvat paljastivat tuhansia kaukaisia galakseja ja antoivat käsityksen galaksien varhaisesta kehityksestä.
• Universumin ikä ja laajeneminen: HST:n havainnot auttoivat tarkentamaan Hubble- vakion (H0) arvoa ja yhdessä muiden havaintojen kanssa tukivat käsitystä nopeutuvasta laajenemisesta.
• Supermassiiviset mustat aukot: Hubble on toimittanut selkeitä todisteita supermassiivisten mustien yleisyydestä galaksien keskuksissa.
• Tähtienmuodostus ja galaksien kehitys: yksityiskohtaiset kuvat tähtien muodostumisalueista, galaksien törmäyksistä ja evoluutiosta.
• Protoplanetaariset kiekot ja eksoplaneetat: HST on havainnut protoplanetaarisia kiekkoja ja mitannut joidenkin eksoplaneettojen ilmakehien ominaisuuksia.
• Gravitaatiolinssi-ilmiöt ja pimeän aineen kartoitus: Hubble-kuvat ovat mahdollistaneet pimeän aineen jakautumisen tutkimisen etägalaksiryhmien ja -joukkojen sisällä.

Hubble ja tulevaisuus

Hubble toimii edelleen ja on arvokas osa nykyistä avaruusteleskooppikenttää. Se täydentää uudemman sukupolven laitteita, kuten James Webb -avaruusteleskooppia, joka keskittyy erityisesti infrapuna-alueelle. HST:n ultravioletti- ja näkyvän valon havainnot ovat ainutlaatuisia ja korvaamattomia monissa tutkimusohjelmissa.

Lopullinen käyttöikä riippuu laitteiston kunnosta ja huoltotoimista. Tulevaisuudessa Hubblelle voidaan suunnitella hallittu alasajo tai muu loppukäsittely, mutta tarkemmat päätökset tehdään NASA:n ja kansainvälisten kumppanien toimesta.

Yhteenvetona: Hubble on avannut uusia näkymiä maailmankaikkeuteen, mahdollistanut monia läpimurtoja tähtitieteessä ja toiminut esimerkkinä siitä, mitä pitkäikäinen, huollettava avaruusinfrastruktuuri voi saavuttaa kansainvälisen yhteistyön avulla.

Saavutukset

• Alkuvuodesta 1994 Hubble tuijotti kymmenen päivän ajan tyhjäksi luultua avaruusaluetta. Se havaitsi, että siellä oli itse asiassa monia galakseja, mutta ne olivat hyvin heikkoja ja hyvin kaukana. Mikään muu teleskooppi ei olisi voinut nähdä sitä.
• Vuonna 2004 Hubble katsoi useita miljardeja vuosia taaksepäin ensimmäisiin galakseihin Hubble Ultra Deep Field -kentässä.
• Se auttoi määrittämään maailmankaikkeuden iäksi noin 13,7 miljardia vuotta. Ennen Hubblea tiedemiehet tiesivät, että maailmankaikkeus oli 10-20 miljardia vuotta vanha.
• Se otti ensimmäisen kuvan aurinkokuntamme ulkopuolisesta planeetasta ja pystyi selvittämään, millainen ilmakehä muilla planeetoilla saattaa olla.

 
Sombrero-galaksi infrapunavalossa (Hubble-avaruusteleskooppi ja Spitzer-avaruusteleskooppi).  

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on Hubble-avaruusteleskooppi?

K: Kuinka suuri on HST:n pääpeili?

K: Mikä mahdollistaa sen, että HST:llä voi nähdä asioita kaukaa?

K: Milloin Hubble laukaistiin avaruuteen?

K: Kuinka nopeasti Hubble liikkuu matalalla Maan kiertoradalla?

K: Minkä kokoinen Hubble on muihin kohteisiin verrattuna?

Hae kirjaimella