Idet ingeniører og teknikere arbejder flittigt med at diagnosticere og udvikle en løsning (i bedste fald) eller arbejde omkring (i værste fald) de nylige gyroskopproblemer i Hubble-rumteleskopet, giver det os et øjeblik at tjekke ind og reflektere over nogle af dens største feats of videnskab. Bare rolig, at det store observatorium på himlen ikke snart kommer nogen steder (så meget som vi gerne vil have en opgradering eller udskiftning), så vi kan med sikkerhed se frem til mange flere års astronomisk storhed. Men Hubble har kørt i næsten tre årtier nu; hvad har det bidraget til summen af menneskelig viden om universet?
Svaret: meget. Og i dag vil jeg ramme blot et af højdepunkterne.
Det er ingen let opgave at måle langt væk afstande til langt væk ting i rummet. Det viser sig, at det er virkelig svært at sige noget bagved som ”Andromeda Galaxy er omkring 2,5 millioner lysår væk” i den bageste ende. Moderne astronomiske målinger hviler på et sæt overlappende, sammenkoblende teknikker, der arbejder støt udad til stadig større afstande helt fra månen til kanten af det observerbare univers.
Et af nøgleankrene i denne såkaldte ”kosmiske afstandstige” (fordi det er som en stige med afstande til kosmos) er et mærkeligt astronomisk objekt kendt som Cepheid-variabler. Opkaldt efter den kongelige konstellation, hvor de først blev opdaget, har disse stjerner en meget ejendommelig og meget nyttig egenskab: de pulserer.
I løbet af et par dage vil disse stjerner støt vokse lysere og svagere og cykle igennem i et regelmæssigt, gentageligt, pålideligt mønster. Og i begyndelsen af 1900'erne opdagede en vidunderligt begavet astronom ved navn Henrietta Swan Leavitt, at disse Cepheid-variabler ikke bare er kedeligt variable - de er interessant variabel. Der er et meget nysgerrig forhold mellem hvor hurtigt disse stjerner cykler lysere / svagere og hvor iboende lyse de er (i astronomisjargon kaldes dette lysstyrke).
Og hvis du ved, hvor lyst noget er, kan du beregne afstanden. Tænk over det for bare en lille smule med mig at indse, hvor fantastisk det er. Gå ud i aften og se på en tilfældig stjerne. Hvor langt væk er det? Tag et tilfældigt gæt. Se efter en lysere stjerne. Er den lysere stjerne lysere, fordi den er tættere? Eller er det lysere, fordi ... det er bare, ved du, lysere? Det er et hårdt puslespil, der uroligede selv tanker med tanker som Newton.
Men hvis du kendte lysernes (den faktiske lysstyrke) for disse stjerner, kunne du med sikkerhed vide, hvilken der var længere, og hvilken der var tættere. For hver stjerne kunne du sammenligne dens rigtigt lysstyrke til den lysstyrke, du måler på himlen, gør lidt men med trigonometri i gymnasiet, og du vil vide afstanden til disse stellar denizens.
Dette er svært at gøre med nogen gammel stjerne, fordi det er svært at kende deres ægte lysstyrke. Men heldigvis er Cepheids ikke bare nogen gammel stjerne. Fordi du kan måle deres variation, og at variationen er direkte forbundet med deres lysstyrke, kan du fastlægge deres afstand med (relativ) lethed.
Det var med Cepheids, at Edwin Hubble først opdagede, at Andromeda-galaksen er a) sin egen galakse, og b) virkelig langt væk, hvilket åbner vores første store spring ind i den bredere kosmologiske scene. Og nu ved du, hvorfor Hubble (rumteleskopet) blev opkaldt efter Hubble (personen). Men Cepheids kan kun tage os indtil videre. Du er stadig nødt til at observere en individuel stjerne og have et følsomt nok teleskop til at registrere variationen over tid. Dette er ingen let bedrift og bliver meget, meget sværere, jo længere du går.
For at komme til de virkelig enorme kosmologiske afstande, som vi kender og elsker i dag, skifter vi til andre teknikker. Men disse teknikker (sige at se på visse slags supernovaer) er ikke gode i nærheden, så Cepheids giver det afgørende forankringspunkt for at nå ud til ... Nå, stjerner.
Og det var her Hubble leverede på en stor måde. Hubble er et stort teleskop, hvilket betyder, at det kan se meget langt væk Cepheids. Og det er i rummet, så det behøver ikke at bekymre sig om den irriterende atmosfære fra at ødelægge dens målinger. Med disse fordele og andre fremskridt er astronomer i stand til at fastlægge afstandene til tre dusin galakser så langt væk som 65 millioner lysår med flere Cepheid-målinger pr. Galakse for virkelig at låse dem inde.
Dette eneste resultat cementerede vores forståelse af kosmiske afstande og hjalp os med at lære mere om alt fra historien om vores kosmos til mørk energi. Og det var bare en lille skive af, hvad der er opnået med Hubble.
Læs mere: “De endelige resultater fra Hubble-rumteleskopets nøgleprojekt til måling af Hubble-konstanten”
