Taivas ja sen ilmiöt ovat aina kiehtoneet ihmisiä.
Kun Hubble-teleskooppi laukaistiin avaruuteen 24. huhtikuuta 1990, pääsimme vihdoin tutustumaan kaukaisiin tähtisumuihin, kierteisgalakseihin ja tähtijoukkoihin.
Ennen Hubblen aikaa astronomit olivat tarkkailleet universumia Maassa sijaitsevilla teleskoopeilla. Vaikka niillä kyettiinkin selvitäämään joitakin maailmankaikkeuden salaisuuksia, Maan ilmakehä aiheutti ongelmia.
Ilmakehän kaasu ja pöly vaikeuttavat universumin tarkkailua Maassa olevilla laitteilla. Siksi ennen Hubblea oli monta kohdetta, joista tutkijat näkivät vain jotakin, ja monta, jotka jäivät kokonaan pimentoon.
Nasa aloitti jo 1960-luvulla suuren avaruusteleskoopin suunnittelun. Laite oli määrä laukaista Maata kiertävälle radalle, jotta sen avulla saataisiin aiempaa yksityiskohtaisempi kuva universumista.
Hubblen pitkä matka avaruuteen
Nasan suunnitelmien toteutuminen kesti kuitenkin noin 30 vuotta. Huhtikuussa 1990 Hubble-avaruusteleskooppi pääsi vihdoin avaruuteen Discovery-sukkulan mukana.
Hubblen laukaisua viivästytti muun muassa Challenger-sukkulan onnettomuus vuonna 1986. Hubble oli nimittäin laukaisuvalmis jo vuonna 1985, mutta, kun Challenger-sukkula räjähti, kaikki Nasan avaruusalukset asetettiin kahden vuoden lentokieltoon.
Odotteluaikana Nasa paranteli teleskooppiaan, ja vuonna 1990 Hubble oli vihdoin valmis matkaan. Teleskoopin laukaisu sujui ongelmitta, mutta Hubblen ensimmäiset kuvat osoittivat, että sen pääpeilissä oli vakava virhe.
Pääpeilin hionta oli tehty täydellisesti, mutta sen muoto oli väärä, minkä vuoksi Hubble lähetti Maahan epätarkkoja kuvia. Nasassa oltiin huolestuneita, sillä vaikka monet teleskoopin osat olikin suunniteltu vaihdettaviksi, pääpeiliä ei voitu vaihtaa.
Onneksi Nasan henkilökunnalla välähti.
Näin Hubble toimii
Aurinkopaneelit ja gyroskoopit pitävät Hubblen liikkeessä
Hubble saa energiaa kahdesta isosta aurinkopaneelista. Teleskoopin kurssi pysyy vakaana gyroskooppien avulla.
Ilman gyroskooppeja Hubble saattaisi ajautua liian lähelle joko Maata tai Aurinkoa, mikä voisi vaurioittaa sen herkkiä laitteita.
Pääpeili nappaa heikoimmankin valonkajastuksen
Hubble-teleskoopissa on lähes 2,5 metriä pitkä pääpeili, joka nappaa mahdollisimman paljon valoa ja takaa siten kuvien tarkkuuden.
Hubblen havaintopaikalta avaruudesta voidaan tarkkailla myös infrapuna- ja ultraviolettialuetta, jotka eivät ilmakehän vuoksi näy Maahan. Havainnoimalla valoa näillä aallonpituuksilla Hubble voi muun muassa nähdä aivan nuoria tähtiä.
Hubble vaihtaa asentoaan
Hubblessa ei ole moottoreita, jotka antaisivat sille työntövoimaa tai auttaisivat vaihtamaan asentoa. Silti se kiitää uskomattoman nopeasti Maata kiertävällä radallaan, sillä yhteen kierrokseen Maan ympäri kuluu noin 95 minuuttia.
Kun Hubblen pitää muuttaa asentoaan, pienet rattaat kääntävät sitä. Hubble voi kääntyä 90 astetta 15 minuutissa.
Hubble sai piilolinssit
Vuonna 1993, kolme vuotta laukaisun jälkeen, Hubble-teleskooppi sai vieraita, kun astronautit asensivat siihen eräänlaiset piilolinssit. Niillä korjattiin pääpeilin vika.
Sen jälkeen Hubble alkoi lähettää Maahan tarkkoja kuvia universumin ihmeistä.
Hubble-teleskooppi havaitsi muun muassa, että Orionin tähtisumun vastasyntyneiden tähtien ympärillä oli kaasu- ja pölykiekkoja, joista ilmeisesti planeettajärjestelmät myöhemmin muodostuvat.
Valo ja värit voivat paljastaa elämää
Hubblen lähettämistä tiedoista on myös selvinnyt, että K2-18b-eksoplaneetalla on tutkijoiden mukaan vesimolekyylejä, eli siellä olisi meidän tuntemamme kaltaisen elämän yksi perusedellytys.
Hubble-teleskooppi mittaa vieraista tähdistä tulevaa valoa, joka suodattuu vieraiden aurinkokuntien planeettojen kaasukehien läpi.
Kun valo kulkee kaasukehän läpi, se joko taittuu, heijastuu tai imeytyy kaasukehän molekyyleihin. Kaasukehän molekyylit siis määräävät, mitä valon aallonpituutta – ja siten myös värejä – Hubblen laitteisiin päätyy.
Värejä analysoimalla astronomit ovat saaneet selville, että K2-18b-planeetta heijastaa hyvin vähän valoa juuri vesimolekyylien aallonpituudella, joten eksoplaneetalla on vettä ja siten siellä voi olla myös elämää.
Hubble löysi vettä valosta
1. Tähden valo osuu planeetan kaasukehään
K2-18b-eksoplaneetta kulkee tähtensä editse. Osa tähden valosta osuu planeetan kaasukehään.
2. Molekyylit imevät ja heijastavat valoa
Kaasukehän molekyylit imevät valoa tietyllä aallonpituudella ja heijastavat ja taittavat sitä toisilla aallonpituuksilla.
3. Aallonpituus paljastaa veden
Hubble-teleskoopin mittaukset osoittavat, että planeetan kaasukehä imee erityisesti infrapunavaloa, jonka aallonpituus on noin 1 400 nanometriä. Se vastaa vesihöyrymolekyylejä.
Uudet superteleskoopit etsivät elämää
Tähän mennessä elämää on etsitty Hubblen ja nyt jo eläköityneen Kepler-teleskoopin avulla. Vaikka Hubble vielä jatkaakin työtään, uuden sukupolven avaruusteleskoopit ovat jo valmiina.
Suuret ja tarkat avaruusteleskoopit antavat Hubblea yksityiskohtaisemman kuvan eksoplaneetoista. Teleskoopit voivat tutkia muun muassa, onko planeettojen kaasukehissä happea, metaania ja hiilidioksidia – eli merkkejä elämästä.
TESS saalistaa 3 000:ta eksoplaneettaa
Nimi: Transiting Exoplanet Survey Satellite, TESS
Laukaisu: 2018
Tyyppi: Näkyvän valon teleskooppi
Avaruusteleskooppi TESS voi löytää erilaisia kiertolaisia pienistä jääplaneetoista kaasujättiläisiin. Sen on tarkoitus mitata 500 000 tähden valoa. Etäisimmät tutkimuskohteet sijaitsevat 200 valovuoden päässä Maasta. Nasa odottaa TESSin löytävän 3 000 eksoplaneettaa, joista 500 on suunnilleen Maan kokoisia.
JWST etsii vettä terävällä katseellaan
Nimi: James Webb Space Telescope, JWST
Laukaisu: 2021
Tyyppi: Infrapunasäteilyn teleskooppi
Avaruusteleskooppi JWST:ssä on läpimitaltaan 6,5-metrinen peili, ja se ottaa vastaan lämpösäteilyä planeetoista, jotka kiertävät lähellä Aurinkokuntaa sijaitsevia tähtiä. Analysoimalla säteitä, jotka kulkevat planeetan kaasukehän läpi, voidaan saada selville esimerkiksi, onko planeetalla vettä.
PLATO haravoi Maan vastineita
Nimi: Planetary Transits and Oscillations of Stars, PLATO
Laukaisu: 2024
Tyyppi: Yhdistelmäteleskooppi
PLATO koostuu 34 pienestä teleskoopista, jotka yhdessä mahdollistavat planeettojen järjestelmällisen etsinnän laajalta alueelta. Tavoitteena on, että PLATO käy läpi miljoona tähteä ja löytää tuhatkunta maapalloa muistuttavaa eksoplaneettaa, jotka sijaitsevat tähteä ympäröivällä elämänvyöhykkeellä.
WFIRST katsoo suoraan planeettaan
Nimi: Wide-Field Infrared Survey Telescope, WFIRST
Laukaisu: 2020-luvun alussa
Tyyppi: Infrapunasäteilyn teleskooppi
WFIRST-teleskoopin heiniä ovat Keplerin jo paikantamat planeetat. Suunnitelmien mukaan WFIRST tekee suoria havaintoja planeettojen kaasukehästä koronagrafin avustuksella. Tämä on laite, jossa levy peittää tähden valon niin, että tähden lähellä oleva kiertolainen voidaan nähdä.
ATLAST onkii tietoonsa elämän kemialliset merkit
Nimi: Advanced Technology Large-Aperture Space Telescope, ATLAST
Laukaisu: 2025
Tyyppi: Näkyvän valon, ultraviolettisäteilyn ja lähi-infrapuna-alueen teleskooppi
Peräti kymmenmetrisellä peilillä ja erillisellä tähtivarjolla varustettu ATLAST havainnoi suoraan jopa 100 valovuoden päässä Maasta sijaitsevia eksoplaneettoja ja etsii niistä elämää.