Hurra for Hubble-teleskopet: Jordens øje i rummet fylder 30 år
Vi er vænnet til at modtage nye billeder af universet, der viser os alt fra fjerne galakser til planeter i vores eget solsystem. Hubble-teleskopet har på mange måder formet moderne astronomi.
hubble nasa teleskop 30 år

Hubble-teleskopet vejer omtrent det samme som to elefanter, men er vægtløs ude i rummet. (Foto: NASA)

Hubble-teleskopet vejer omtrent det samme som to elefanter, men er vægtløs ude i rummet. (Foto: NASA)

Det er, som om Hubble-rumteleskopet altid har været der.

Men i virkeligheden er der kun gået 30 år, siden Hubble blev opsendt med rumfærgen Discovery 24. april 1990.

Da astronauterne løftede det store teleskop ud af lastrummet og sendte det ud i rummet, regnede alle med, at vi hurtigt ville få de første billeder hjem i en kvalitet, som intet observatorium her på Jorden kunne levere.

Et Jord-teleskop skal jo se universet gennem Jordens altid urolige atmosfære.

Det kan man hjælpe lidt på ved at anbringe teleskoperne højt oppe i bjergene eller langt ude i ørkener, hvor luften er ren, og nætterne meget mørke.

Men et teleskop i bane om Jorden langt over atmosfæren giver en skarphed i billederne, som man ikke kan opnå her fra Jorden.

Højt at flyve...

Da de første galaksebilleder blev modtaget, troede astronomerne ikke deres egne øjne.

I stedet for at være knivskarpe, var kvaliteten under, hvad et godt teleskop her på Jorden kunne levere.

Det tog ikke lang tid at finde fejlen: Det 2,4 meter store spejl i Hubble-teleskopet var simpelthen slebet forkert, selv om man havde brugt den mest moderne teknik.

Historien om, hvordan Hubble blev reddet, kan i virkeligheden fuldt ud måle sig med den langt mere kendte historie om Apollo 13, hvor NASA bragte astronauterne hjem, selvom en ilt-tank på deres rumskib eksploderede på vej mod Månen.

forbedring i hubbleteleskopet

Selvom billedkvaliteten ikke er så god, er de knap så vellykkede billeder fra Hubble stadig meget smukke. (Foto: NASA)

1,3 millimeter gjorde forskellen

Historien om Hubbles redning viser NASA, når det er bedst og værst.

For at tage det værste først: Hubble blev sendt ud i rummet med et spejl, der ikke var slebet korrekt, selv om man faktisk havde set fejlen, mens spejlet endnu befandt sig på Jorden.

For at gøre en lang historie kort, så var Hubbles spejl bygget af firmaet Perkin-Elmer, som havde bygget et helt specielt instrument til at kontrollere spejlets form med en hidtil ukendt nøjagtighed.

Desuden blev der brugt to mere almindelige instrumenter, som dog blev anset for at være mindre nøjagtige end Perkin-Elmers eget specialbyggede instrument.

Men så gik det hverken værre eller bedre, end at Perkin-Elmers superinstrument blev samlet forkert – således var en linse anbragt 1,3 mm forkert.

Hubble reparation jorden atlantis

Her set et billede af Hubble, der er ved at blive frakoblet efter en reparations-mission. (Foto: Nasa)

For stor til ikke at være præcis

Fejlen blev først opdaget langt senere, så spejlet blev altså slebet efter alle kunstens regler med et defekt kontrolinstrument.

Resultatet var tilsyneladende perfekt, men på grund af det defekte kontrolinstrument afveg spejlet to mikrometer fra den korrekte form.

Naturligvis kontrollerede man spejlet med de to almindelige instrumenter, som begge viste, at spejlet var defekt.

Men det reagerede man ikke på, for superinstrumentet var jo meget mere nøjagtigt.

Det kan kun betegnes som en af rumhistoriens mest utilgivelige fejl.

Det er klart, at resultatet blev et stort rivegilde mellem NASA og Perkin-Elmer.

Det kunne da godt være, at det var firmaet, der havde lavet fejlen, men NASA havde selv et stort ansvar ved ikke at overvåge og kontrollere fremstillingen af spejlet tilstrækkelig godt.

Om artiklens forfattere

Helle og Henrik Stub er begge cand.scient'er fra Københavns Universitet i astronomi, fysik og matematik.

I snart 50 år har parret beskæftiget sig med at formidle astronomi og rumfart gennem radio, fjernsyn, bøger og foredrag og kurser.

De står bag bogen 'Det levende Univers' og skriver om aktuelle astronomiske begivenheder for Videnskab.dk, hvor de går under kælenavnet 'Stubberne'.

Optikere kom NASA til undsætning

Hubble blev reddet, fordi NASA nu tog sig sammen og viste sig fra sin bedste side.

NASA fik hjælp af nogle af de bedste optikere i USA.

De analyserede de defekte billeder og fandt ud af præcist, hvordan spejlet var slebet forkert.

Fejlen kunne ophæves ved at slibe et spejl, der netop modvirkede fejlen i Hubbles store spejl, og som derved kunne gøre billederne så skarpe, som hvis hovedspejlet ikke havde været slebet forkert.

Til det formål blev der bygget et instrument, som hedder COSTAR.

Før lyset nåede frem til kameraerne, var det blevet spejlet både i hovedspejlet og i COSTAR.

På den måde blev billederne lige så skarpe, som hvis hovedspejlet havde virket normalt.

Astronauter gav Hubble briller på

COSTAR blev i pressen hurtigt kaldt for ’Hubbles briller’ - en rammende, men ikke helt korrekt betegnelse, da der sidder linser og ikke spejle i almindelige briller.

COSTAR blev bygget, og derefter skulle man så i gang med at træne et hold astronauter til at montere instrumentet på Hubble, der befinder sig 570 kilometer over Jorden.

At det ikke var en helt simpel opgave fremgår af, at man først var klar i december 1993, hvor rumfærgen Endeavour blev sendt op til Hubble med en besætning på syv astronauter.

De fik anbragt Hubble i rumfærgens lastrum og derefter fulgte ikke mindre end fem rumvandringer, udført af to hold af astronauter.

Det var ikke spor let at udføre de mange reparationer iført rumdragter med tykke og ret stive handsker. 

Men i løbet af en uge fik de installeret COSTAR, et helt nyt kamera, udskiftet fire gyroskoper, en del elektrisk udstyr samt opgraderet computeren på Hubble.

Det var endda ikke det hele: De to sol-vinger og deres styreenheder blev også udskiftet, hvorefter de gamle sol-vinger simpelthen blev smidt ud i rummet.

Hubble Musgrave Hoffman nasa costar

Astronauterne Musgrave og Hoffman ved at installere COSTAR på Hubble i 1993. (Foto: NASA)

Den første af mange reparationer

Som det skulle vise sig blev dette kun den første af fem rumfærgeflyvninger op til Hubble. 

Ved hver flyvning blev der udskiftet udstyr og foretaget reparationer, og det Hubble-teleskop, vi har i dag, er et langt mere avanceret teleskop end dét, der først blev opsendt.

Undervejs forsvandt behovet for COSTAR, fordi alle de nye instrumenter blev bygget med deres egne 'COSTAR-briller'.

Det var naturligvis en stor fordel, at instrumenterne nu ikke længere skulle deles om et sæt briller.

Et sammendrag af højdepunkterne fra Hubbles 'redningsmission'. (Video: AeroAstroMIT)

Hubble er vokset

Hubble har taget på i vægt, siden den blev opsendt.

Ved opsendelsen vejede Hubble 10.886 kilogram, og nu vejer den 12.247 kilogram. 

Det er en vægtforøgelse på ikke mindre end 1.361 kilogram, og det er næsten altsammen gået til nye og bedre instrumenter.

Så trods starten er Hubble altså endt med at blive en af NASA's største teknologiske triumfer og et bevis for, hvor meget mennesket kan udrette på Jorden og i rummet.

Men som vi skal se, skal Hubbles afløser, det store James Webb-teleskop, op i en bane så langt fra Jorden, at det ikke bliver muligt at reparere den.

En måske lidt dristig beslutning, når man ser på erfaringerne fra Hubble.

Hubbleteleskopet briller costar spejl defekt reperation

Billedkvaliteten blev gradvist bedre. Først det uskarpe billede af galakse, som Hubble sendte tilbage med brug af det defekte spejl. Dernæst billedet med brug af COSTAR, og til højre billedet taget med et senere installeret kamera, der havde sine egne ’briller’. (Foto: NASA)

Hubble formede den moderne astronomi

Takket være Hubble kan vi nu se en masse detaljer, som det ikke tidligere har været muligt at studere. 

Det er disse detaljer, der i høj grad har været med til at forme den moderne astronomi.

Men det må understreges, at selvom Hubble er en meget vigtig del af astronomien, så er moderne astronomi baseret på et bredt samarbejde mellem observatorier, både her på Jorden og ude i rummet.

Teleskoper ude i rummet er bestemt meget vigtige, men i modsætning til hvad mange tror, så er observatorier her på Jorden slet ikke blevet forældede.

Mindre, men skarpere udsyn fra Jorden

Med moderne teknik kan man fremstille spejle, der kan modvirke luft-uroen, og det betyder, at mange store observatorier her på Jorden kan tage billeder, som er næsten lige så skarpe som Hubbles.

Der er dog det problem, at disse spejle kun kan korrigere for lufturoen over en lille del af himlen, så det brugbare synsfelt bliver ikke ret stort.

Det problem har Hubble ikke.

Til gengæld har vi her på Jorden teleskoper med både 8 og 10 meter store spejle, og om nogle år kommer det første teleskop med et 30 meter stort spejl.

Til sammenligning har Hubble et spejl på bare 2,4 meter, hvilket astronomisk set er ret beskedent.

elt_extremely_large_telescope_spejl_størrelse

Suverænt størst bliver det europæiske Extremely Large Telescope (ELT), som opføres i en højde af 3.060 meter på en bjergtop i Chile.  Dets største spejl bliver 39 meter, dvs. på størrelse med en fodboldbane. Her ses Extremely Large Telescope sammenlignet med Colosseum i Rom. (Foto: European Southern Observatory)

Meget er usynligt for Hubble

Astronomerne har ofte brug for observationer foretaget i bølgelængder, hvor Hubble ikke kan være med.

Hubble observerer mest i synligt lys, men observationer i røntgenområdet eller ultraviolet og infrarødt lys spiller en stadigt større rolle.

Her er man henvist til nogle højt-specialiserede rumobservatorier som Chandra, Spitzer og Fermi.

Det emne vil vi vende tilbage til i en kommende artikel.

Men Hubble er stadig astronomiens mest berømte og produktive teleskop, der har leveret data til ikke mindre end 16.000 videnskabelige artikler - og, ikke mindst til glæde for os allesammen, et utal af billeder.

Lad os se på nogle af de områder, hvor Hubble har spillet en helt afgørende rolle for nye opdagelser.

Hubbles Univers

Det er ikke helt forkert at tale om Hubbles Univers, for den million observationer, som teleskopet har foretaget de sidste 30 år, har været helt afgørende for mange af de store astronomiske opdagelser.

Vi ser på et udvalg af eksempler, der må regnes for særligt vigtige.

Hubble gav os viden om universets alder

Hubble har med sine nøjagtige observationer været afgørende for, at vi nu så nogenlunde kender universets alder.

Før Hubble kunne vi kun sige, at universet var mellem 10 og 20 milliarder år gammelt.

Nu regner man med, at universet er 13,8 milliarder år gammelt.

Dette resultat er opnået, ved at måle hvor hurtigt universet udvider sig.

Udvidelsen beskrives ved et tal, der kaldes Hubbles konstant H.

For at måle H, skal man både bestemme afstanden og hastigheden af en lang række galakser.

Hubble har klaret afstandsmålingerne ved at observere de variable Cepehide-stjerner i fjerne galakser, en opgave, der er meget vanskelig at løse her fra Jorden.

En af de helt store opdagelser var, at Hubbles målinger af fjerne supernovaer viste, at universet udvider sig stadigt hurtigere.

Det var en enorm overraskelse, for indtil da havde man regnet med, at tyngdekraften mellem galakserne gradvist ville bremse udvidelsen.

Ud over at tale om en mystisk ’mørk energi’ har man ingen forklaring på fænomenet det accelererende univers.

Kan se tilbage til Big Bang

Med de berømte ’deep field’- og ’ultra deep field’-optagelser er det lykkedes Hubble at se næsten helt tilbage til Big Bang.

Hubble har her været presset til sit yderste, hvor teleskopet i dage og uger har indsamlet lys fra et ganske lille område på himlen for at kunne observere de fjerne galakser, hvor lyset har været undervejs i over 10 milliarder år.

Det blev klart, at det meget unge univers ikke ligner vores dages univers.

Galakserne var dengang meget mindre og mere uregelmæssige og desuden meget tættere på hinanden.

Observationerne viste ret tydeligt, at vore dages store galakser er opstået, ved at flere mindre ’proto-galakser’ er smeltet sammen.

ultradeep hubble 30 år teleskop nasa

Ved i dage og uger at indsamle lys fra et ganske lille område på himlen, fik man til sidst dette billede af det helt unge univers. Det lys, vi ser her, er udsendt for over 13 milliarder år siden, altså ganske kort efter universets dannelse for 13,8 milliarder år siden. (Foto: NASA)

Sorte huller i galakser

Hubbles observationer har også vist, at mange – måske de fleste – galakser har store sorte huller i deres centre.

Det er sket ved at måle bevægelsen af gasmasser inde nær galaksernes centre.

Derimod har Hubble ikke haft nogen andel i det første billede af et sort hul.

Det er skabt med radioobservationer fra en lang række observatorier her på Jorden - Videnskab.dk har skrevet om processen i artiklen Første billede af et sort hul nogensinde: »Ligner en ring af ild«.

Hubble har også vist, at sammenstød – kaldet mergers – mellem galakser stadig er ret almindelige.

Disse sammenstød har stor betydning for galaksers udvikling – således kan et sammenstød sætte fuld gang i dannelse af nye stjerner.

'Skabelsens Søjler'

Hubble har observeret de tætte skyer af gas og støv, hvor nye stjerner dannes.

Det har ført til et af rumalderens mest ikoniske billeder kaldet ’Skabelsens søjler’.

Hubble teleskop Skabelsens Søjler ikonisk foto

Hubble-teleskopets første billede af 'Skabelsens Søjler' fra 1995. (Foto: NASA, ESA and The Hubble Heritage Team STScl/AURA)

Både dette billede og andre viser, at skabelsen af nye stjerner ikke går stille for sig.

Kraftig ultraviolet stråling fra de nydannede stjerner kan blæse skyerne væk og derved vanskeliggøre fortsat stjernedannelse, og mange unge stjerner udslynger også jetter af glødende gas.

I 2015 var Hubble i øvrigt på spil igen, da teleskopet tog et billede med infrarødt lys, der får alle stjernerne til at fremstå skarpe, mens søjlerne ser en anelse mere uskarpe ud i billedet.

Det skrev vi om i artiklen NASA deler ikoniske billeder af 'Skabelsens søjler', hvor du også kan se det nye foto.

Løser gåde om fysikkens love og stjernernes størrelse

En af de mest interessante opdagelser er fra Tarantula-tågen i den Store Magellanske Sky, der er en satellitgalakse til Mælkevejen bare 200.000 lysår borte.

Det er det største stjernedannelses område, vi kender, og inde i midten af tågen mente man i lang tid, at der var en superstjerne kaldet R136A med en masse på ikke mindre end 1.000 gange Solens.

De teoretiske astronomer mente dog, at en så stor stjerne ikke kunne eksistere ifølge fysikkens love, og Hubble gav dem ret.

For da man fik set nærmere på R136A viste det sig, at der i stedet var tale om en gruppe af stjerner hver med en masse på omkring 100 solmasser.

Det er stjerner, som vi i forvejen godt kender nogle få eksempler på.

Det er stadig nogle meget store stjerner, der alle vil eksplodere som supernovaer – det bliver noget af et syn.

Men der er nu ikke længere nogen konflikt med fysikkens love for stjernestørrelse.

Tarantula nebula hubble teleskop

De centrale dele af Tarantula-tågen i den store Magellanske sky fotograferet af Hubble. Ingen superstjerne på 1000 gange solens masse, men til gengæld en hob af store stjerner på op til 100 gange Solens masse. (Foto: NASA)

Hubble har udforsket stjernedød

Hubble har set på alt, lige fra supernovaer til dannelsen af de såkaldte planetariske tåger.

Solen vil selv ende sine dage som en planetarisk tåge, når den om over fem milliarder år kollapser til en hvid dværg på størrelse med Jorden, samtidig med at den slynger sin atmosfære ud i rummet.

Hubble har vist os, at der findes en helt uventet variation af, hvordan en planetarisk tåge kan se ud, og det betyder, at de processer, der danner en planetarisk tåge, er mere komplicerede end hidtil antaget.

Hubble har også fulgt udviklingen af Supernova 1987 A i den Store Magellanske Sky.

Vi har kunnet følge, hvorledes gasmasser, som blev slynget ud ved eksplosionen i 1987, nu er nået ud til gasskyer, der i forvejen omgav den døende stjerne.

Ved sammenstødet er disse gasmasser blevet stærkt opvarmet, så Supernova 1987 A nu ses omgivet af en perlerække af lysende skyer – et ret fantastisk syn.

Hubble har givet viden om exoplaneter

Hubble har taget en lang række billeder af de gasskiver, som omgiver nydannede stjerner. Disse billeder har været med til at vise, hvordan planeter dannes i gasskiverne.

Man har direkte kunnet se tomme ’baner’ i skiverne uden gas og støv. Disse baner er sandsynligvis dannet ved at gas og støv i skiven er ’fejet op’ af nydannede planeter.

Mange af disse observationer er dog nu overtaget af ALMA-observatoriet i Chile, der observerer i mikrobølgeområdet og derved lettere kan se, hvad der foregår inde i gasskiverne.

Hubble observerer også exoplaneter og har endda fotograferet et par enkelte.

Det mest berømte eksempel er billedet af Formalhaut b som er en lille lysprik, der har været fulgt i sin bevægelse gennem en række år.

Det nyeste er dog, at planeten nu ikke længere eksisterer, og at ’planeten’ måske bare har været en støvsky fra en stor kosmisk kollision.

Af måske større betydning er det, at Hubble har spektralundersøgt atmosfæren omkring nogle få exoplaneter.

For at afgøre, om en planet er beboelig, er det meget vigtigt at kende sammensætningen af dens atmosfære. Men det er meget vanskelige observationer, som også presser Hubble til det yderste.

Hubble observerer også Solsystemet

Det er ikke så kendt, at Hubble også observerer vores eget solsystem.

Således spillede teleskopet en afgørende rolle for New Horizon-rumsonden, der i 2015 fløj forbi Pluto.

Hubble opdagede fire af Plutos fem måner og gjorde det derved muligt at planlægge flyvningen, så man kunne få nærbilleder af alle fem måner.

Hubble fandt også den lille Kuiperklode, der oprindelig hed Ultima Thule, men nu er omdøbt til Arrokoth.

Takket være Hubbles observationer kunne man beregne banen godt nok til, at New Horizons kunne flyve forbi Arrokoth 1. januar 2019 - og sende billeder hjem af denne underlige lille dobbeltklode.

Hubble gas eta carina

Eta Carina 7500 lysår borte består af to meget store stjerner, der kredser om hinanden. Det er et ustabilt system som muligvis vil eksplodere som supernova måske ret snart. I 1800 tallet var der et mindre udbrud, der førte til dannelsen af de to store gasbobler. Hvis der kommer en supernova eksplosion ventes den at blive meget voldsom – godt vi er hele 7500 lysår borte. (Foto: NASA)

Vand på Europa

Endelig har Hubble også virket som en slags vejrsatellit, der har kunnet holde øje med vejret, især på Uranus og Neptun, der ikke har været besøgt af rumsonder siden Voyager i 1980'erne.

På Uranus og Neptun stormer det konstant, men med Hubble kan man følge med i, hvordan stormene udvikler sig.

En af de mere usædvanlige observationer fra Solsystemet er, at Hubble har fotograferet gejsere på Jupiters isdækkede måne, Europa.

Disse gejsere viser, at havet under isen en sjælden gang kan bryde gennem revner og sprækker i isdækket og derefter blive slynget ud i rummet.

At flyve gennem sådan en gejser og se, hvad havet gemmer på, ville være et ønskemål for en fremtidig rumsonde.

Efter Hubble

Det kan jo ikke nægtes, at Hubble nu er 30 år gammel og allerede har fungeret i længere tid, end man på forhånd havde forventet.

Nu er det jo ikke hele teleskopet, der er 30 år gammelt.

De 5 reparations- og serviceflyvninger fra 1993-2009 har ført til så mange nye instrumenter og udskiftninger af defekte dele, at store dele af teleskopet ikke er meget mere end 10-15 år gammelt.

Så det skal nok holde nogle år endnu.

Der er ikke planlagt yderligere flyvninger til Hubble – og det ville nu også være ganske umuligt, da USA ikke længere har rumfærgerne.

Men til gengæld er banen 570 km så højt oppe, at der de næste 10 år ikke bliver problemer med luftmodstanden.

Først omkring 2035 vil luftmodstanden have bragt teleskopet så langt ned, at det vil være i fare for at komme ind i den tætte atmosfære.

Sådan dør Hubble

At Hubble kommer ind i den tætte atmosfære vil man af to meget gode grunde helst undgå.

Den ene er, at teleskopet med en vægt på over 12 ton vejer mere end 2 fuldvoksne afrikanske elefanter.

Derfor vil dele af teleskopet ikke bare brænde op i atmosfæren, men falde ned på Jorden, og det må helst ikke ske ukontrolleret. Tænk, hvis det ramte en by…

Derfor er Hubble udstyret med et anlæg, så en ubemandet raket kan kobles til teleskopet.

Derefter er det en let sag med en raketmotor at sørge for, at nedfaldet vil ske over den sædvanlige ’kirkegård’, nemlig det sydlige Stillehav.

Den anden grund er, at der i virkeligheden er en god mulighed for, at i hvert fald nogle af Hubbles instrumenter også vil virke efter 2030.

Det er ikke helt uden betydning, for Hubble er et så gammeldags teleskop, at det ser himlen i synligt lys.

Efterfølgerne for Hubble vil koncentrere sig om andre bølgelængdeområder, blandt andet infrarødt lys, så Hubble vil også efter 2030 have en opgave at udføre.

Det kræver heller ikke andet, end at den ubemandede raket hæver teleskopet i stedet for at bremse det længere ned.

Så vi skal ikke helt udelukke, at man kommer til at fejre Hubbles 50-års jubilæum i 2040.

NÆSTE ARTIKEL: Fra Hubble til James Webb teleskopet. Følg med på sitet, når vi snart ser på tiden efter Hubble, og hvad vi kan forvente af den næste generation af rumteleskoper.

... Eller følg os på Facebook, Twitter eller Instagram.

Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab, klima og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.