23:51, 20.05.2020. | ASTRONOMIJA NIŠ

Najdalji pogled u svemir: Hablove fotografije koje su promenile astronomiju

Autor: Irina Cvetković, izvor: PMF Žurnal

Pri posmatranju noćnog neba obično je fokus na već poznatim ili zanimljivim objektima, jer je logičnije okrenuti teleskop ka svetlećoj tačkici na nebu umesto ka prividno praznom prostoru. Ipak, jedne od najboljiih i najznačajnijih fotografija u astronomiji upravo su nastale nakon dugotrajne usmerenosti najpoznatijeg svemirskog teleskopa na jedan od najmanje zanimljivih delića neba. 

Izgradnja i lansiranje teleskopa Habl u orbitu 1990. godine napravili su preokret u posmatranju i istraživanju svemira, i predstavljaju najveći tehnološki napredak u astronomiji još od otkrića teleskopa u 17. veku. Nazvan po naučniku Edvinu Hablu koji je promenio naše poglede revolucionarnim otkrićem drugih galaksija van Mlečnog Puta, ovaj teleskop je opravdao svoje ime. U godinama koje su usledile, njegove fotografije najudaljenijih objekata pomogle su nam da vidimo daleko u prošlost i preispitamo postojeće teorije o nastanku, razvoju i veličini svemira.

Prve Hablove fotografije koje su nam omogućile pogled u najranije faze evolucije galaksija i čitavog svemira nose naziv “Hubble Deep Field”. Na njima su otkrivene galaksije koje su, sudeći po njihovoj udaljenosti i vremenu potrebnom da svetlost stigne do nas, nastale tek nekoliko stotina miliona godina nakon Velikog praska (Poređenja radi, od Velikog praska do danas smatra se da je prošlo skoro 14 milijardi godina).

Izvedeno je dugotrajno posmatranje jednog malog područja na nebu radi prikupljanja što više svetlosti i otkrivanja najbleđih galaksija. Što je duže teleskop izložen svetlosti, više bledih objekata postaje vidljivo na fotografijama. U ovom slučaju posmatrani objekti nisu bili teže vidljivi zbog prirodno slabije svetlosti već zbog ogromne udaljenosti, što dosta otežava njihovo uočavanje.

Prve Hablove fotografije dubokog polja

Ideju za prvu fotografiju dubokog polja dobio je direktor Instituta za istraživanja svemirskim teleskopima (Space Telescope Science Institute), Robert Vilijams. Te 1995. godine odabrao je za snimanje jedan mali delić neba izvan ravni Mlečnog puta, bez nekih upadljivih izvora svetlosti na bilo kojoj talasnoj dužini. Odabrano područje se nalazilo unutar sazvežđa Veliki medved (Ursa Major) i obuhvatalo je svega 2,5 lučna minuta na nebu (12 puta manje od punog Meseca).

Prva fotografija dubokog polja iz 1995. – Hubble Deep Field (R. Williams STScI, NASA/ESA)

Kao rezultat desetodnevnog posmatranja (zbirno 100 sati ekspozicije) dobijeno je 342 snimka koji zajedno čine fotografiju danas poznatu kao “Hubble Deep Field”. Iako je izabrano područje naizgled bilo potpuno prazno i mračno, finalna fotografija je otkrila preko 3000 galaksija u ovom smeru. Daljim proučavanjem naučnici su primetili da snimljene galaksije potiču iz toliko ranog svemira da u njima nisu još bile formirane zvezde. Zapazili su i da zbog nepravilnog oblika i manjih dimenzija ne liče na one bliže nama, što je jasan pokazatelj da su nastale spajanjem manjih delova materije nedugo nakon Velikog praska.

Druga fotografija dubokog polja – Hubble Deep Field South (R. Williams STScI, NASA/ESA)

Nekoliko godina kasnije ponovljen je isti poduhvat na potpuno drugom delu neba, sa ciljem da se utvrdi da li je prethodno posmatrano područje posebno, što bi značilo da je na osnovu njega nemoguće predvideti izgled ostatka svemira. Rezultat je bio sličan prethodnom – više hiljada nepoznatih galaksija, među kojima su i one iz ranijih perioda.

Hubble Ultra Deep Field

Kako se istraživači nisu tu zaustavili, u narednom periodu nastala je još dublja slika svemira, na kojoj se mogu videti najudaljenija mesta u svemiru koja je moguće posmatrati optičkim teleskopom. Habl je bio uperen ka sazvežđu Peć (Fornax) odakle je prikupio oko 800 snimaka za 20 dana. U tom periodu, Habl je napravio čak 400 krugova oko Zemlje!

Fotografija iz 2004. – Hubble Ultra Deep Field (NASA, ESA, S. Beckwith STScI)

Međutim, tu je Habl dosegao svoje granice, pa dalji napredak sa do tada korišćenom tehnologijom nije bio moguć. Sve što je emitovalo vidljivu svetlost već je bilo viđeno.

Hablove fotografije u infracrvenom spektru

Elektromagnetni talasi koje prikupljamo sa udaljenih galaksija se “istežu” širenjem prostora. Njihove talasne dužine se tada povećavaju tj pomeraju ka crvenom spektru (to nazivamo crveni pomak). Neke galaksije su se toliko udaljile da se talas previše istegao i njegova talasna dužina “ispala” iz vidljivog dela spektra.

Da bi nastavili sa istraživanjem, naučnici su morali da pređu na infracrvene kamere koje bi im omogućile posmatranje prethodno nevidljivih galaksija, ovaj put u infracrvenom spektru. Ponovljena su sva tri posmatranja i iako dobijeni snimci nisu ni približno istog kvaliteta, zapaženo je još nepoznatih udaljenih objekata.

Kombinacija svih prethodnih snimaka dubokog polja - Hubble eXtreme Deep Field

2012. godine objavljena je slika sastavljena od preko 2000 snimaka (zbirno 22 dana ekspozicije) dobijenih u ranijim opservacijama. Preko 10 godina sakupljanog materijala je iskorišćeno radi dobijanja najdetaljnije slike do tada, a koja je nazvana “Hubble Extreme Deep Field”. Najnovija slika sadrži oko 5500 galaksija spakovano u vrlo malom vidnom polju (poređenje sa punim mesecom prikazano je na narednoj slici).

Ilustracija (NASA/ESA, Z. Levay, STScI, T. Rector, I. Dell'Antonio/NOAO/AURA/NSF)

Cela istorija evolucije galaksija predstavljena je na ovoj poslednjoj slici u seriji Hablovih fotografija dubokog polja, koja seže 13 milijardi godina u prošlost, od samog početka i perioda kada su formirane do novih galaksija nastalih u sudarima.

Najbolje možete videti spiralne galaksije nalik Andromedi koje su nam i bliže, dok su one udaljenije i starije vidljive kao sitne blede tačkice raspršene po celom vidnom polju.

Hubble Extreme Deep Field

Ove revolucionarne Hablove slike inspirisale su mnoga naredna istraživanja i postavile temelj za proučavanje ranih faza razvoja svemira. Zahvaljujući njima unapređeno je naše poznavanje prirode galaksija i njihove evolucije.