Ettersom ingeniører og teknikere jobber flittig med å diagnostisere og utvikle en løsning (i beste fall) eller jobbe rundt (i verste fall) de siste gyroskopproblemene i Hubble-romteleskopet, gir det oss et øyeblikk å sjekke inn og reflektere over noen av de største bragder av vitenskap. Ikke bekymre deg, det store observatoriet på himmelen kommer ikke hvor som helst når som helst (så mye som vi ønsker en oppgradering eller erstatning), så vi kan trygt se frem til mange flere år med astronomisk storhet. Men Hubble har holdt på i nesten tre tiår nå; hva har det bidratt til summen av menneskelig kunnskap om universet?
Svaret: mye. Og i dag skal jeg treffe bare et av høydepunktene.
Det er ingen enkel oppgave å måle store avstander til andre ting i verdensrommet. Det viser seg at det egentlig er vanskelig å si noe sånt som “Andromeda Galaxy er omtrent 2,5 millioner lysår unna” i bakenden. Moderne astronomiske målinger hviler på et sett med overlappende, sammenkoblende teknikker som fungerer jevnt utover til stadig større avstander helt fra månen til kanten av det observerbare universet.
Et av nøkkelankerne i denne såkalte “kosmiske avstandsstigen” (fordi det er som en stige med avstander til kosmos) er et underlig astronomisk objekt kjent som Cepheid-variabler. Disse stjernene er oppkalt etter den kongelige stjernebildet der de ble oppdaget, og har en veldig særegen og veldig nyttig egenskap: de pulserer.
I løpet av noen dager vil disse stjernene stadig bli lysere og dimmere, og sykle gjennom i et regelmessig, repeterbart og pålitelig mønster. På begynnelsen av 1900-tallet oppdaget en fantastisk begavet astronom ved navn Henrietta Swan Leavitt at disse Cepheid-variablene ikke bare er kjedelig variable - de er interessante variabler. Det er et veldig nysgjerrig forhold mellom hvor raskt disse stjernene sykler lysere / dimmer og hvor iboende lyse de er (i astronomisjargon er dette kjent som lysstyrke).
Og hvis du vet hvor lyst noe er, kan du beregne avstanden. Tenk på det bare for litt å forstå hvor fantastisk det er. Gå ut i kveld og se på en tilfeldig stjerne. Hvor langt borte er det? Ta en tilfeldig gjetning. Se etter en lysere stjerne. Er den lysere stjernen lysere fordi den er nærmere? Eller er det lysere fordi ... det er bare, du vet, lysere? Det er et tøft puslespill som plaget selv tanker som Newton.
Men hvis du visste lysstyrken (den faktiske lysstyrken) til disse stjernene, kunne du vite med sikkerhet hvilken som var lenger og hvilken som var nærmere. For hver stjerne kan du sammenligne dens ekte lysstyrke mot lysstyrken du måler på himmelen, gjør litt, men med trigonometri på videregående skole, og du ville vite avstanden til disse stjernene.
Dette er vanskelig å gjøre med noen gammel stjerne, fordi det er vanskelig å vite deres sanne lysstyrke. Men heldigvis er Cepheids ikke bare noen gammel stjerne. Fordi du kan måle variasjonen deres, og at variasjonen er direkte koblet til lysstyrken, kan du feste avstandene deres med (relativt) letthet.
Det var med Cepheids at Edwin Hubble først oppdaget at Andromeda-galaksen er a) sin egen galakse, og b) virkelig langt unna, og åpnet vårt første store sprang inn i den videre kosmologiske scenen. Og nå vet du hvorfor Hubble (romteleskopet) ble oppkalt etter Hubble (personen). Men Cepheids kan bare ta oss så langt. Du må fortsatt observere en individuell stjerne og ha et følsomt nok teleskop til å registrere variasjonen over tid. Dette er ingen enkel bragd, og blir mye, mye vanskeligere jo lenger ut du går.
For å komme til de virkelig enorme kosmologiske avstandene som vi kjenner og elsker i dag, bytter vi til andre teknikker. Men disse teknikkene (for eksempel å se på visse typer supernovaer) er ikke bra i nærheten, så Cepheids gir det avgjørende forankringspunktet for å nå til ... vel, stjernene.
Og det er her Hubble leverte på en stor måte. Hubble er et stort teleskop, noe som betyr at den kan se veldig langt borte Cepheids. Og den er i verdensrommet, så den trenger ikke å bekymre seg for den irriterende atmosfæren fra å ødelegge målingene. Med disse fordelene og andre fremskritt, kan astronomer slå fast avstandene til tre dusin galakser så langt unna som 65 millioner lysår, med flere Cepheid-målinger per galakse for å virkelig låse dem inne.
Dette enkle resultatet sementerte vår forståelse av kosmiske avstander, og hjalp oss å lære mer om alt fra historien til kosmos til mørk energi. Og det var bare en liten skive av det som er oppnådd med Hubble.
Les mer: “Sluttresultater fra Hubble-romteleskopets nøkkelprosjekt for å måle Hubble-konstanten”
