Поскольку инженеры и технические специалисты усердно работают над диагностикой и разработкой решения (в лучшем случае) или обходят (в худшем случае) последние проблемы с гироскопами в космическом телескопе Хаббла, это дает нам возможность проверить и осмыслить некоторые из его величайших достижений: наука. Не беспокойтесь, эта огромная обсерватория в небе никуда не денется в ближайшее время (как бы нам этого ни хотелось обновить или заменить), поэтому мы можем с уверенностью ожидать еще много лет астрономического величия. Но Хаббл работает уже почти три десятилетия; что он внес в общую сумму человеческих знаний о вселенной?
Ответ: много. И сегодня я собираюсь ударить только один из основных моментов.
Измерение дальних расстояний до далеких вещей в космосе - нелегкая задача. Оказывается, что сказать что-то наподобие «галактики Андромеды на расстоянии около 2,5 миллионов световых лет» на самом деле очень сложно в задней части. Современные астрономические измерения опираются на набор перекрывающихся, взаимосвязанных методов, которые постоянно работают на все большие расстояния от Луны до края наблюдаемой Вселенной.
Одним из ключевых якорей в этой так называемой «космической лестнице расстояний» (потому что она похожа на лестницу расстояний до космоса) является странный астрономический объект, известный как переменные цефеиды. Названные в честь королевского созвездия, где они были впервые обнаружены, эти звезды обладают очень своеобразным и очень полезным свойством: они пульсируют.
В течение нескольких дней эти звезды будут становиться все ярче и тусклее, проходя регулярный, повторяющийся и надежный узор. И в начале 1900-х годов удивительно одаренный астроном по имени Генриетта Свон Ливитт обнаружил, что эти переменные Cepheid не просто скучно переменны - они интересны переменны. Существует очень любопытная связь между тем, как быстро эти звезды вращаются ярче / тусклее, и насколько они по своей сути яркие (в жаргоне астрономии это называется светимость).
И если вы знаете, насколько ярко что-то, вы можете рассчитать расстояние. Подумайте немного об этом, чтобы понять, насколько это круто. Выйди сегодня вечером и посмотри на случайную звезду. Как далеко это? Сделай случайное предположение. Ищите более яркую звезду. Эта яркая звезда ярче, потому что она ближе? Или это ярче, потому что ... просто, ты знаешь, ярче? Это сложная головоломка, которая беспокоила даже таких титанов мысли, как Ньютон.
Но если бы вы знали яркость (фактическую яркость) этих звезд, то вы могли бы точно знать, какая из них была дальше, а какая - ближе. Для каждой звезды вы можете сравнить ее правда От яркости до яркости, которую вы измеряете на небе, сделайте немного, кроме тригонометрии средней школы, и вы узнаете расстояние до этих звездных обитателей.
Это трудно сделать с любой старой звездой, потому что трудно понять их истинную яркость. Но, к счастью, Цефеиды не просто старые звезды. Поскольку вы можете измерить их изменение, и это изменение напрямую связано с их светимостью, вы можете определить их расстояния с (относительной) легкостью.
Именно с Цефеидами Эдвин Хаббл впервые обнаружил, что Галактика Андромеды а) ее собственная галактика и б) очень далеко, открывая наш первый большой скачок в более широкую космологическую сцену. И теперь вы знаете, почему Хаббл (Космический телескоп) был назван в честь Хаббла (человека). Но Цефеиды могут довести нас до сих пор. Вы все еще должны наблюдать за отдельной звездой и иметь достаточно чувствительный телескоп, чтобы фиксировать изменения во времени. Это нелегкий подвиг, и чем дальше, тем труднее становится.
Чтобы добраться до действительно огромных космологических расстояний, которые мы знаем и любим сегодня, мы переключаемся на другие методы. Но эти методы (скажем, просмотр некоторых видов сверхновых) не приносят пользы поблизости, поэтому цефеиды обеспечивают важную опорную точку для достижения… ну, звезд.
И это то, где Хаббл поставил с размахом. Хаббл представляет собой большие телескопы, а это значит, что он может видеть очень далеко Цефеиды. И он находится в космосе, так что ему не нужно беспокоиться о том, что надоедливая атмосфера портит его измерения. Благодаря этим преимуществам и другим достижениям, астрономы, мы можем определить расстояния до трех десятков галактик на расстоянии до 65 миллионов световых лет, с помощью нескольких измерений цефеид на галактику, чтобы действительно их зафиксировать.
Этот единственный результат закрепил наше понимание космических расстояний, помогая нам узнать больше обо всем - от истории нашего космоса до природы темной энергии. И это был лишь небольшой кусочек того, что было достигнуто с помощью Хаббла.
Подробнее: «Окончательные результаты ключевого проекта космического телескопа Хаббла по измерению постоянной Хаббла»
