Hubble wird tiefer in die Geheimnisse des Universums blicken

Letzte Woche kündigte die NASA eine neue Hubble-Reparaturmission an, die die Lebensdauer des umlaufenden Teleskops um mindestens fünf Jahre verlängern und Astronomen beispiellose Forschungen über die Ursprünge des Universums ermöglichen könnte. Das Weltraumteleskop bekommt eine neue Kamera und einen Spektrographen (ein Gerät zur Messung von Lichtwellen) und einige vorhandene Komponenten werden repariert.

Dieses Detail aus dem Hubble Ultra Deep Field (HUDF)-Bild, das 2004 fertiggestellt wurde, nachdem Astronomen Beobachtungen aus mehr als 400 Hubble-Umlaufbahnen kombiniert hatten, zeigt Dutzende von Galaxien, wie sie nur 400 Millionen Jahre nach dem Urknall waren – etwa 3 Prozent von das gegenwärtige Zeitalter des Universums. Bis zum Start des James-Webb-Weltraumteleskops im Jahr 2013 wird dies voraussichtlich der tiefste Einblick in den Kosmos bleiben. (Quelle: NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) und das HUDF-Team)

Die neuen Fähigkeiten werden den Rekord von Hubble fortsetzen, die Grenzen nach außen zu verschieben, sagt Craig Wheeler, Astronom an der University of Texas und Präsident der Amerikanische Astronomische Gesellschaft . Das Hubble-Teleskop hat bereits tiefer in den Kosmos geblickt als jedes andere, und mit zwei neuen Instrumenten wird es dies besser machen und möglicherweise zu den Ursprüngen des Universums zurückkehren, sagt Wheeler.



Eine neue Spektrograph der kosmischen Ursprünge (COS) wird im Teleskop installiert und erhöht seine Fähigkeit, ultraviolettes Licht zu detektieren, um den Faktor 30. Dadurch wird es möglich sein, Hunderte von Objekten zu beobachten, die mit anderen Instrumenten von Hubble einfach zu schwach sind, sagt die Universität von Colorado Michael Shull, ein Mitglied des Teams, das das COS-Instrument entwickelt hat.

COS könnte Astronomen helfen zu verstehen, wie sich die Galaxien gebildet haben, indem sie die Mischung von Elementen analysiert, die von Quasaren und sterbenden Sternen, den sogenannten Supernovae, ausgespeist werden. Das einzige andere existierende Teleskop, das ultraviolettes Licht überwachen kann, ist das alternde FUSE, ein viel kleineres Instrument, das voraussichtlich nur noch ein weiteres Jahr halten wird. Ohne die Hubble-Reparaturmission, sagt Shull, standen Ultraviolett-Astronomen mindestens ein Jahrzehnt ohne die notwendige Ausrüstung für neue Beobachtungen bevor. COS wird laut Shull die erste gründliche Vermessung des Himmels nach ultravioletten Quellen ermöglichen. Bisher haben wir nur an der Oberfläche gekratzt, sagt er. Anstelle von 10 oder 15 [Lichtquellen] am ganzen Himmel wird es Hunderte, wenn nicht Tausende geben.

Astronomen sind auch von der Wide-Field Camera (WFC3) der dritten Generation begeistert, die die Fähigkeiten der Kamera, die das am häufigsten verwendete Instrument von Hubble war, erheblich verbessern wird. Die vorhandene Kamera hat bereits viel über unser Sonnensystem, ferne Galaxien und Gaswolken enthüllt. Es wird auch verwendet, um die Hubble-Ultra-Deep-Field-Bilder zu erstellen, die tiefer in den Kosmos vordrangen als alle vorherigen astronomischen Bilder, Galaxien in ihren frühesten Stadien der Entstehung enthüllten und Revisionen in früheren Theorien über die Entstehung dieser riesigen Ansammlungen von Sternen erzwangen.


Dank der Fortschritte bei Festkörperdetektoren wird die neue Kamera fast eine Größenordnung empfindlicher sein als ihr Vorgänger WFC2, sagt Jeffrey Hoffman, Professor für Astronautik am MIT und ehemaliger Astronaut, der bei der Installation des WFC2 während einer Hubble-Wartung geholfen hat Mission im Jahr 1993. Durch die Verbesserung der Fähigkeit des Teleskops, schwache Objekte zu erkennen, wird die neue Kamera laut Hoffman einen riesigen unerforschten Entdeckungsraum mit einem Potenzial für neue Entdeckungen eröffnen, die nicht vorhergesagt werden können.

Die neue Reparaturmission wird auch einen Versuch beinhalten, den Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) zu reparieren, eines der Instrumente, die während einer früheren Hubble-Wartungsmission im Jahr 1997 geliefert wurden. STIS arbeitete erfolgreich bis 2004, als es einen Stromausfall erlitt. Bevor es jedoch scheiterte, gelang diesem Instrument ein großer Durchbruch und lieferte zum ersten Mal direkte Beweise für supermassereiche Schwarze Löcher im Zentrum einiger Galaxien. Astronomen hatten lange geglaubt, dass solche Schwarzen Löcher existieren, aber der Beweis half dabei, die theoretischen Vorhersagen zu bestätigen.

Astronauten werden versuchen, das Instrument während einer bevorstehenden Mission zu reparieren, die vorläufig für das Frühjahr 2008 geplant ist. Die Fortsetzung der Arbeit an Schwarzen Löchern, einschließlich des Erlernens mehr darüber, wie sie sich gebildet haben und wie sie bei der Kollision von Galaxien interagieren, wird zu den Höhepunkten des Instruments gehören Prioritäten setzen, wenn die anspruchsvollen Reparaturen gelingen. Im Gegensatz zum Austausch ganzer Instrumente, die von Anfang an in Hubble integriert waren, ist die Reparatur des ausgefallenen Netzteils ein viel schwierigerer Vorgang, bei dem es darum geht, in die Eingeweide des Instruments zu gelangen, um Komponenten auszutauschen. Hoffman weist darauf hin, dass dazu 120 Schrauben entfernt werden müssen, die möglicherweise herumschwimmen und andere Teile des Teleskops beschädigen könnten.

Um dies zu verhindern, hat die NASA ein sehr cleveres Schema mit einem Plexiglasbehälter entwickelt, der alle losen Schrauben beim Entfernen auffängt, sagt Hoffman. Wenn alles gut geht, wird es einfach aussehen.

Wheeler sagt, dass ein wichtiges Ergebnis der Verlängerung des Hubble-Teleskops darin besteht, dass es nun lange genug überleben wird, um sich mit dem Teleskop der nächsten Generation zu überlappen, das letztendlich seinen Platz einnehmen wird: dem James Webb-Weltraumteleskop, das in ins Leben gerufen werden soll 2013. Obwohl das Webb-Teleskop mit einem Hauptspiegel von 6,5 Metern im Vergleich zu Hubbles 1,8 Metern viel größer sein wird als Hubble, wird Webb nicht alle Funktionen von Hubble ersetzen. Webb ist in erster Linie für Infrarotbeobachtungen konzipiert, während Hubble auch für sichtbares und ultraviolettes Licht wirksam ist.

Die gleichzeitige Funktionsfähigkeit beider Teleskope, die nicht gewährleistet, aber wahrscheinlich ist, sei enorm wichtig, sagt Wheeler. Es bietet Ihnen eine multispektrale Fähigkeit für koordinierte Beobachtungen und somit erhalten Sie viel mehr Informationen über ein bestimmtes Objekt.

Bis dahin wird der reparierte Hubble eine Vielzahl von Projekten durchführen, die mit keinem anderen Instrument möglich sind. Ohne Hubble kann man die Wissenschaft nicht betreiben, sagt Wheeler.

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