Principalele descoperiri ale telescopului spațial Hubble: ”Lumile” de dincolo de soare, creșterea galaxiilor, universul în expansiune

Descoperirile realizate de telescopul spaţial Hubble, aflat de 30 de ani pe orbita Pământului, sunt considerate de comunitatea astronomilor cel puţin la fel de importante ca descoperirile realizate în urmă cu mai bine de 400 de ani de vizionarul om de ştiinţă italian Galileo Galilei.

La fel ca gestul lui Galileo Galielei de a-şi îndrepta telescopul spre cerul nopţii, lansarea Telescopului Spaţial Hubble în cala navetei spaţiale Discovery, în 1990, a reprezentat o revoluţie în astronomie.

Construit în cadrul unui parteneriat între NASA şi Agenţia Spaţială Europeană (ESA), Hubble orbitează Pământul de la distanţa de 547 de kilometri, departe de atmosfera care blochează anumite lungimi de undă ale luminii venite din cosmos. De la această înălţime orbitală, Hubble poate detecta şi observa fenomene astronomice şi corpuri cereşti cu o claritate neegalată de observatoarele terestre.

Prezentăm în continuare câteva dintre cele mai importante descoperiri realizate cu ajutorul lui Hubble, conform informaţiilor publicate de NASA.

Un Univers în expansiune

Cosmosul creşte, asemenea unui cozonac lăsat la dospit. Acum aproape un secol, Edwin Hubble a măsurat rata de expansiune a Universului. Această constantă, ce-i poartă numele, este un factor esenţial pentru a putea determina vârsta Universului, dimensiunile sale şi viitorul acestuia. Înainte de lansarea telescopului Hubble, valoarea constantei Hubble nu era foarte precisă, iar în consecinţă estimările privind vârsta Universului variau între 10 miliarde şi 20 de miliarde de ani. În prezent, astronomii, cu ajutorul datelor adunate de Hubble, şi-au rafinat calculele cu privire la rata de expansiune a Universului şi continuă să calculeze pentru a o estima cât mai exact. Ei fac acest lucru cu ajutorul măsurătorilor privind distanţa dintre galaxii, realizate prin intermediul lui Hubble, la care se adaugă măsurătorile privind viteza de deplasare a galaxiilor, obţinută cu ajutorul altor telescoape. Ei măsoară distanţele comparând strălucirea unor obiecte cunoscute din galaxia noastră (o stea sau o supernovă) cu strălucirea altor obiecte similare din alte galaxii. Datorită lui Hubble, astronomii au ajuns la concluzia că Universul are vârsta de 13,8 miliarde de ani.

Spre surprinderea astronomilor, observaţiile făcute prin intermediul lui Hubble au arătat şi că Universul nu doar că se extinde, ci că o face accelerat – descoperire răsplătită în 2011 Premiul Nobel pentru Fizică. Mulţi oameni de ştiinţă susţin că această accelerare este rezultatul acţiunii „energiei întunecate” – impropriu denumită energie pentru că este o substanţă cu masă şi energie ce reprezintă, conform calculelor, aproximativ 73% din masa-energia întregului Univers. Ne putem imagina energia întunecată ca pe un fel de „antigravitaţie” care împinge galaxiile departe una de cealaltă, întinzând pur şi simplu, aşa cum umfli un balon, continuul spaţiu-timp. Deşi nu poate fi măsurată direct cu ajutorul tehnologiei actuale, energia întunecată poate fi studiată prin efectele pe care le are asupra materiei barionice (ordinare) din Univers.

Cum cresc galaxiile

La fel cum părinţii notează datele despre creşterea copilului lor într-un carneţel, astronomii au folosit telescopul Hubble pentru a observa multe galaxii în plină dezvoltare, de-a lungul timpului cosmic. Acest lucru este posibil datorită relaţiei matematice dintre distanţa cosmică şi timp: cu cât Hubble priveşte mai departe în spaţiu, cu atât priveşte şi mai departe înapoi în timp. Astfel, cele mai îndepărtate şi mai timpurii galaxii sunt mai mici şi au forme mai puţin regulate decât marile galaxii spiralate sau eliptice ale prezentului cosmic. Aceasta este dovada că galaxiile cresc în timp, prin ciocniri şi fuziuni cu alte galaxii şi devin sistemele gigantice pe care le putem admira în prezent.

În plus, observaţiile derulate de Hubble asupra galaxiei vecine, Andromeda (M31), le-a permis astronomilor să preconizeze că peste aproximativ 4 miliarde de ani aceasta va intra în coliziune cu galaxia noastră, Calea Lactee. În prezent, Andromeda se află la 2,5 milioane de ani lumină distanţă dar se deplasează inexorabil spre Calea Lactee sub influenţa atracţiei gravitaţionale reciproce şi a materiei întunecate care le cuprinde pe amândouă. Ciocnirea dintre cele două galaxii va avea ca rezultat apariţia unei galaxii eliptice gigantice peste miliarde şi miliarde de ani.

Există alte lumi, dincolo de Soare

În momentul lansării lui Hubble, în 1990, astronomii nu descoperiseră nicio altă planetă în afara Sistemului Solar. În prezent, oamenii de ştiinţă au confirmat existenţa a peste 3.000 de planete pe orbita altor stele, majoritatea lor descoperite prin intermediul unui alt telescop spaţial, Kepler, aparţinând tot NASA, dar şi al altor telescoape terestre. Hubble, însă, a avut o contribuţie unică în această vânătoare de exoplanete.

Astronomii au folosit Hubble pentru a realiza primele măsurători ale compoziţiei atmosferice a exoplanetelor. Observaţiile derulate prin intermediul lui Hubble au dus la identificarea unor atmosfere ce conţin sodiu, oxigen, carbon, hidrogen, dioxid de carbon, metan şi vapori de apă. Majoritatea exoplanetelor studiate până în prezent sunt însă prea fierbinţi pentru viaţă. Cu toate acestea, observaţiile derulate prin intermediul lui Hubble demonstrează că aşa-numitele componente organice de bază ale vieţii pot fi detectate şi măsurate pe planete aflate pe orbita altor stele. Într-unul din cazuri, astronomii au obţinut suficiente date pentru a realiza o hartă globală detaliată a unei exoplanete, indicând temperaturile diferitelor straturi atmosferice şi cantitatea şi distribuţia vaporilor de apă.

Capacitatea lui Hubble de a vedea în spectrul ultraviolet i-a permis să descopere un imens nor de hidrogen care se evaporă în spaţiu din atmosfera unei planete de dimensiuni similare lui Neptun, aflată prea aproape de steaua sa. Această descoperire poate explica existenţa aşa-numitelor Super-Terre fierbinţi, planete telurice, mai mari decât Pământul, care însă şi-au pierdut atmosfera pentru că se află prea aproape de stelele în jurul cărora orbitează.

Folosind o altă tehnică, denumită microlentilă gravitaţională, astronomii l-au folosit pe Hubble pentru a confirma existenţa unei planete de masa lui Saturn pe orbita a două stele mici şi puţin strălucitoare, aflate foarte aproape una de cealaltă şi care se orbitează reciproc. Efectul de microlentilă gravitaţională se produce atunci când gravitaţia unei stele aflate în mişcare, în faţă, curbează şi amplifică lumina unei stele aflate în fundal, atunci când aceasta se aliniază temporar cu ea, din perspectiva noastră vizuală. Detaliile respectivei străluciri dezvăluie indicii cu privire la natura stelei din prim-plan şi despre eventualele planete aflate pe orbita sa.

Tot Hubble a reuşit să obţină una dintre puţinele imagini în spectrul vizibil al luminii al unei exoplanete. Această exoplanetă se află pe orbita stelei Fomalhaut, localizată la 25 de ani lumină distanţă. Această planetă neobişnuită urmează o orbită foarte alungită în apropiere de marginea interioară a unei structuri similare unui disc aflată în jurul stelei Fomalhaut şi în prezent se află de aproximativ 10 ori mai departe de steaua sa decât se află Saturn faţă de Soare.

Sursa: Agerpres