Rumteleskopet Hubble har leveret stof til et væld af videnskabelige opdagelser – lige fra mørk energi og mørkt stof over et væld af galakser, supermassive sorte huller, stjerner, planeter, kometer og asteroider til et velfunderet bud på universets alder.
Videnskabsfolk fra det meste af verden er nået frem til de store erkendelser ved at studere nogle af de hundredtusinder af billeder, som Hubble har sendt hjem i de 25 år, teleskopet har været i kredsløb om Jorden.
Det er blevet til mere end 10.000 videnskabelige artikler på den baggrund.
Billederne har grundlæggende ændret vores forståelse af universet og for første gang givet os indsigt i det ydre rum.
Tre dele helt afgørende for Hubbles fantastiske fotos
Du har givet set mange af de ikoniske fotos. Her på Videnskab.dk har vi flere gange vist blandt andet Skabelsens søjler, Sommerfugletågen eller nyere opdagelser som Saurons Øje – eller har du mulighed for det her i artiklen.
Mens du formentlig har opsnappet undervejs, at billederne stammer fra Hubble, er det mindre sikkert, at du er klar over, hvilket kæmpearbejde der ligger mellem det snapshot, der bliver taget fra Hubbles fuldt udrustede observatorium i rummet, til det slutprodukt du ser på din computer.
Processen kan groft deles op i tre dele, som alle har afgørende betydning for det endelige foto:
- Apparater – herunder kameraer og spektrografer
- Filtre
- Data-bearbejdning og billedbehandling (hvilket fylder langt mindre, end du formentlig tror)
\ De tre bedste steder at tage billeder af rummet
Her på Jorden er de bedste steder at observere rummet fra så tørre og uforstyrrede områder som muligt, enten høje bjerge eller højtliggende ørkener, hvor forstyrrelserne fra atmosfæren er mindre end ved jordoverfladen.
Men det allerbedste sted at skue ud i det dybe mørke er fra rummet selv, hvor ingen lysforvrængende og –stoppende atmosfære og intet lys fra Jorden kan forstyrre optagelserne.
Af samme årsag behøver Hubble ikke at have så stort et spejl til at opfange lys, som et teleskop på Jorden har brug for.
På Jorden kan sådanne spejle være 10 meter i diameter. Hubbles største spejl er blot 2,4 meter i diameter. Med det kan Hubble suge meget mere lys til sig, end det menneskelige øje kan opfange.
Læs også artiklen Astronomi – fra rummet eller Jorden?
Hubble indfanger lys fra universet
Helt grundlæggende fungerer Hubble sådan, at det suger lys fra universet til sig. Når det zoomer ind på et objekt i rummet, er det altså ikke zoom i klassisk fotografisk forstand. Hubble opsuger i stedet information fra objekterne.
Den største ’lysfanger’ på Hubble er et spejl på 2,4 meter i diameter. Herfra bliver lyset via mindre spejle fordelt ud i en række forskellige kameraer, spektrografer og et spektrometer, der har stor indflydelse på, hvordan det endelige foto kan sættes sammen:
- Wide Field Camera 3 (WFC3) opfanger nær-ultraviolet, synligt og nær-infrarødt lys. Det blev installeret under den seneste opgradering af Hubble i 2009, har en kæmpeopløsning og skuer bredt ud i universet. Det bliver blandt andet brugt til at undersøge mørkt stof og finde fjerne galakser.
- Advanced Camera for Surveys (ACS) opfanger ultraviolet og synligt lys og skal fokusere på blandt andet det tidlige univers og udviklingen af galaksehobe.
- Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS) opsnapper populært sagt varme – i form af infrarødt lys. Det gør det muligt at finde objekter, der ellers er skjult af interstellart støv (støv mellem stjernerne) og gør det muligt at se stjerners fødsel ud i det dybeste rum.
- Cosmic Origins Spectrograph (COS) er en spektrograf, der udelukkende ser på ultraviolet lys. Spektrografer virker som en prisme, der skiller lys fra kosmos i forskellige farver. På den måde kan man aflæse oplysninger om et objekt ud fra bølgelængder, som sladrer om temperaturer, kemiske sammensætninger, tæthed og bevægelse. COS blev installeret sammen med WFC3 på missionen i 2009 og forbedrede Hubbles evne til at hive ultraviolette informationer ud af universet med 10 gange – og helt op til 70 gange, når det kommer til at observere meget lyssvage objekter.
- Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) er også en spektrograf. Den ser ultraviolet, synligt og nær-infrarødt lys og hjælper med at analysere sorte huller. Mens COS er bedst til at analysere mindre lyskilder som stjerner eller kvasarer, er STIS god til at kortlægge store objekter som galakser.
\ Læs mere
Ud med kosmisk stråling – ind med flere billeder
Hubbles apparatur indfanger lys og laver billeder, som alle er i sort/hvid. Det er grove billeder med en masse ’bølger’ på, som nærmest ligner skyer (se billedet øverst i artiklen). Det skyldes kosmisk stråling. Det skal fjernes, så man kan se, hvad der gemmer sig bagved og er i sig selv en lang proces.
Herefter skal analytikerne finde den rette lysbalance i billedet. Nogle fotos vil være meget lyse og eksempelvis afsløre, hvad der ligger mellem stjernerne. På de fotos vil for eksempel galakser være for lyse til, at man kan se midten af dem. Men ved at kombinere billeder fra forskellige kameraer og bølgelængder, bliver hele billedet skarpt, og både området mellem stjernerne og galaksernes centrum kan stå tydeligt frem.
\ Hubble har aldrig taget billeder af Jorden
Det eneste i universet, Hubble ikke kan se på, er Solen og Merkur – som er for tæt på Solen.
Hvis Hubble kigger i den retning, bliver de fintfølende instrumenter ødelagt af lyset.
Jorden har Hubble dog heller aldrig taget billeder af. Hubble flyver rundt om vores planet med 28.000 km i timen, og på grund af lang eksponeringstid ville billeder af Jorden bare være lange streger.
Naturlige farver gør Hubbles billeder skarpere
Næste skridt i processen er at lægge farver på. Her bruger forskerne fra Space Telescope Science Institute (STScI) en række særlige filtre.
Ifølge den ansvarlige astronom hos STScI, Zoltan Levay, er det ekstremt vigtigt, at man kun bruger de farver, som bliver opfanget af Hubble: primært hvid, rød og blå – i nogle tilfælde cyan – der kan ses ud af de bølgelængder på lyset, som apparaturet har opfanget.
»Det er naturlige farver. Det er måske ikke dem, vi kan se med det blotte øje, for Hubble ser tingene på en anden måde. Men det er dem, der er blevet opfanget. Vi tilføjer kun lidt farver for at gøre billedet skarpere. Der kan for eksempel være meget kosmisk støv, der absorberer det blå lys; så tilføjer vi mere af det.«
»Det er ikke for at lave et trick, men for at man kan få flere højkvalitetsdata ud af billedet, så man kan bruge det til at opnå videnskabelige resultater,« forsikrede Zoltan Levay under et oplæg på en videnskabskonference i USA tidligere på året.
(Et eksempel på processen, som et Hubble-foto kan gå igennem fra de første bearbejdede sort/hvid-billeder (1) videre via filtre (forskerne bruger ifølge Zoltan Levay nogle gange grøn for at fremhæve brint, der ellers i sin røde nuance minder meget om det næsten tilsvarende røde kvælstof) (2) hen til det endelige foto (3). (Foto: NASA/Thomas Hoffmann – via mobilkamera fra konference arrangeret af AAAS i USA i februar.)
Hubbles fotos skal også være æstetiske
Farverne har nemlig ikke kun kunstnerisk værdi. Forskerne bruger dem til at lave målinger af for eksempel ilt, brint og kvælstof, som har hver deres nuance af rød eller cyan, og på den måde hive oplysninger ud om stjernen, galaksen eller hvad der nu bliver studeret på Hubble-fotoet.
\ Hubbles sensorer
Hubble gemmer også på Fine Guidance Sensors (FGS) – sensorer, der er med til at holde Hubble på plads ved at holde sig orienteret om, hvor stjernerne ligger i forhold til hinanden.
Det er ganske brugbart, for Hubble holder en hastighed på 8 km i sekundet og tager en hel tur rundt om Jorden på 97 minutter.
Sensorerne kan også bruges til at måle afstande mellem stjerner og finde ud af, hvordan de bevæger sig i forhold til hinanden.
Zoltan Levay understreger, at arbejdet med at lægge farver på handler om at visualisere det ellers usynlige, så folk kan blive engagerede og få mere at vide om universet.
Først til allersidst tillader Zoltan Levay, at de mange astronomer på Hubble-projektet tager sig en vis kunstnerisk frihed for at gøre billedet så tiltalende som muligt.
»Vi gør os umage for at sætte billederne ordentligt sammen, og her skeler vi til både æstetik, god komposition og beskæring.«
»Derefter er det interessant at høre folks reaktioner,« bemærkede Zoltan Levay.
Du kan læse meget mere om Hubbles teknik og opdagelser på rumteleskopets hjemmeside.
Du kan også scrolle lidt længere ned og få et par ekstra facts om Hubble.
\ Flere sjove facts om Hubble
Hubble blev opsendt med rumfærgen Discovery 24. april 1990 og begyndte sit arbejde 20. maj 1990.
Teleskopet vejer 11 ton, er 13,2 meter langt og er på sit bredeste punkt 4,2 meter i diameter.
Det er i kredsløb cirka 550 km over Jordens overflade. Hubble kostede 1,5 milliard dollars at få på plads i rummet.
Selvom det amerikanske rumfartsagentur, NASA, tit bliver nævnt i forbindelse med Hubble, er opsendelsen og driften af rumteleskopet faktisk et fællesprojekt mellem NASA og det europæiske rumfartsagentur, ESA.
Det var håbet, at Hubble kunne give viden om universets afstande, udvidelseshastighed og alder.
I dag har Hubble suppleret med et væld af andre data. Det sender dagligt 120 GB ned til Jorden, hvilket ifølge NASA svarer til, hvad der ville kunne stå i bogform på en kilometerlang hylde. Hubble kører på solenergi.
Det var meningen, at Hubble skulle være i gang op til 20 år, men blandt andet på grund af reparationer og opgraderinger i 1993, 1997, 1999, 2002 og 2009 er Hubble stadig – ja, flyvende.
Kilder: Hubbles hjemmeside hos NASA, engelsk Wikipedia og Jennifer Wiseman, astronom og projektleder for Hubble ved NASA Goddard Space Flight Center.
