«Удача» - неправильное слово. Вселенная сотрудничала, но мы дали себе возможность, подготовившись.
Уже 28 лет назад космический телескоп Хаббл был запущен и развернут на низкой околоземной орбите, где он находится и по сей день. Оснащенный 2,4-метровым зеркалом, множеством инструментов, предназначенных для наблюдения за звездами, планетами, туманностями и галактиками, Хаббл стал первым космическим телескопом человечества цивилизационного класса. Хотя у него был ряд научных целей, наиболее амбициозной из них было то, что дало ему название: это был телескоп Хаббла, потому что он был построен для измерения скорости расширения Вселенной Хаббла. Но то, чему научил нас Хаббл, вышло далеко за рамки того, для чего оно было предназначено, и это произошло благодаря сочетанию трех факторов. Во-первых, Хаббл был перестроен для своей миссии. Во-вторых, «Хаббл» ремонтировали, модернизировали и обслуживали. И в-третьих, люди, управляющие Хабблом, предусмотрительно одобрили некоторые очень смелые и амбициозные предложения. Вот что мы узнали.
Когда «Хаббл» впервые был запущен и увидел Вселенную, это была одна из величайших катастроф в истории астрономии. Его первоначальные представления о Вселенной были не четкими, ясными и незагрязненными атмосферными несовершенствами, а размытыми. Оптические инструменты были построены неправильно и несовместимо, и в результате входящий свет был неправильно сфокусирован, а это означало, что телескоп был намного хуже того, для чего он был разработан. Проблема была устранена только с помощью корректирующих процедур и оборудования - и возможных миссий по обслуживанию и ремонту - . Рискованный план встречи космического челнока с телескопом и его обслуживания/ремонта начал приносить неисчислимые дивиденды, когда оптику наконец поправили, а затем и инструменты модернизировали.
Вот тут-то и началось настоящее веселье. Его основная задача состояла в том, чтобы измерить постоянную Хаббла и определить, кто был прав относительно Вселенной:
- лагерь Аллана Сэндиджа, который настаивал на том, что Вселенная имеет низкую плотность (5-10% материи), медленно расширяется (с постоянной Хаббла 50-55 км/с/Мпк) и старая (~ 16 миллиардов лет),
- или лагерь Жерара де Вокулёра, который выступал за то, что он имеет высокую плотность (100 % материи), быстро расширяется (с постоянной Хаббла 90-100 км/с/Мпк) и молод (~ 10 миллиардов лет).
Измеряя все, от переменных звезд цефеид в нашей собственной и близлежащих галактиках до коррелирующих свойств отдельных галактик и даже сверхновых, которые происходят в них, мы смогли в конечном итоге определить, что оба лагеря были неправы. Проект «Ключ Хаббла» пришел к выводу, что постоянная Хаббла составляет 72 ± 7 км / с / Мпк. Вселенная оказалась не такой, какой все ожидали.
Но Хаббл сделал гораздо больше, чем просто то, для чего он был предназначен. Величайшие открытия Хаббла произошли потому, что это была обсерватория с инструментами и возможностями, которые были новыми и уникальными, и поэтому она могла сделать так много наблюдений, которые в принципе никогда не делались раньше. Каждый раз, когда мы предпринимали новое предприятие, был шанс увидеть что-то новое, неожиданное и потенциально революционное. Хаббл за эти годы сделал все это и даже больше.
В 1994 году комета Шумейкера-Леви 9 врезалась в Юпитер, спустя два года после того, как была фрагментирована и разорвана на части в результате тесного гравитационного столкновения с ним. Хаббл сфотографировал это, зафиксировав удары и последствия. Хаббл произвел революцию в планетарной науке во многих отношениях благодаря точным наблюдениям за нашей собственной Солнечной системой, измерению таких особенностей, как вулканы на Ио и полярные сияния на Уране на всем пути от Земли. Однако, возможно, самым известным является то, что для создания этого ныне известного образа плутоновой системы использовался умный набор изображений и методов.
До Хаббла мы знали только о Хароне как о спутнике Плутона. Эта гигантская луна была обнаружена еще в конце 1970-х годов, и люди предполагали, что если бы была одна луна, то их могло бы быть больше. В течение нескольких лет в начале 2000-х Хаббл открыл еще четыре: Стикс, Керберос, Никс и Гидру. Даже с появлением миссии «Новые горизонты» никаких дополнительных лун обнаружено не было; Хаббл с расстояния в три миллиарда миль нашел их все. И это лишь некоторые из основных моментов работы Хаббла внутри нашей Солнечной системы.
Когда был запущен Хаббл, мы не знали о существовании каких-либо планет за пределами нашей Солнечной системы. Хаббл не только сфотографировал протопланетные диски, формирующиеся в областях звездообразования, таких как туманность Ориона, но и стал первым телескопом, который когда-либо сделал прямое изображение планеты на орбите вокруг другой звезды, взглянув на Фомальгаут и сфотографировав среди его диска настоящую планету..
Кроме того, Хаббл пошел еще дальше, заглянув глубоко внутрь областей звездообразования, чтобы научить нас, как и где происходит новое звездообразование. Довольно известно, что он заглянул внутрь туманности Орла, обнаружив столбы творения, испаряющиеся газовые шарики и - заглянув внутрь туманности своими инфракрасными глазами - определив, где внутри этих столбов находятся новые звезды.
И если мы отправимся за пределы нашей собственной галактики, именно там Хаббл действительно сияет, рассказав нам о Вселенной больше, чем мы могли себе представить. Один из величайших и самых амбициозных проектов, когда-либо предпринятых, был реализован в середине 1990-х годов, когда астрономы, отвечающие за Хаббл, пересмотрели взгляды на неизвестное. Возможно, это был самый смелый поступок, когда-либо сделанный космическим телескопом Хаббла: найти участок неба, на котором абсолютно ничего не было - ни ярких звезд, ни туманностей, ни известных галактик - и наблюдать за ним. Не только на несколько минут, или час, или даже на день. Но орбита за орбитой, в течение огромного количества времени, глядя в пустоту пустого космоса, записывая изображение за изображением чистой тьмы.
То, что вернулось, было потрясающим. Помимо того, что мы могли видеть, были тысячи и тысячи галактик в бездне космоса, в крошечной области неба. Экстремальное глубокое поле Хаббла, современный преемник оригинального глубокого поля, обнаружило 5 500 галактик в области, занимающей всего 1/32 000 000 часть неба. Если добавить к тому, что мы знаем о формировании галактик и ожидаемой популяции маленьких галактик, слишком слабых и/или далеких, чтобы их можно было увидеть даже с помощью современных данных Хаббла, мы узнаем, что в наблюдаемой Вселенной насчитывается в общей сложности около 2 триллионов галактик.. Хаббл также нашел самый дальний из всех..
Все это лишь часть того, что обнаружил Хаббл. Вы можете добавить к списку самые нетронутые популяции звезд и газа из когда-либо обнаруженных, самые старые известные звезды во Вселенной, самые далекие звезды с индивидуальным разрешением, самые далекие из когда-либо обнаруженных сверхновых и многое-многое другое. Снимки Андромеды, сделанные Хабблом, позволили нам каталогизировать больше звезд за пределами нашей собственной галактики, чем все остальные исследования вместе взятые. Некоторые из лучших наблюдательных свидетельств темной материи и темной энергии получены благодаря данным Хаббла. И когда мы смотрим на скопления галактик с помощью Хаббла, мы обнаруживаем больше деталей с помощью гравитационного линзирования, включая самые далекие фоновые галактики из всех, чем это было бы возможно без него.
Все это возможно, потому что мы планировали, что Хаббл выйдет за рамки своей основной миссии. Мы построили его так, чтобы он прослужил как можно дольше, и мы обслуживали его не только для устранения неисправности, но и для многократной модернизации инструментов, камер и оборудования на борту. Хаббл проработал уже 28 лет и, честно говоря, должен прослужить еще десять лет, пока действующее оборудование на борту остается в полном рабочем состоянии. Его гибель может наступить только через 10-15 лет, пока силы сопротивления от пребывания на низкой околоземной орбите не заставят его упасть и сгореть в земной атмосфере. Пока этот день не наступит, Хаббл может оставаться крупнейшей и самой амбициозной оптической обсерваторией человечества за пределами Земли. С 28-летием, Хаббл, и пусть ты продолжаешь открывать нам тайны Вселенной, которые мы никогда не осмеливались себе представить.