Vi förklarar

Hubble fotograferar bakåt i tiden

Teleskopet Hubble firade igår sin 26:e födelsedag. Då Hubble ger oss fantastiska bilder på det universum vi lever i, och hela tiden utforskar, tänkte vi passa på att ge en liten inblick i hur teleskopet och dess kamerautrustning fungerar.

Det ursprungliga huvudmålet med Hubbleteleskopet, som fått sitt namn efter den amerikanske astronomen Edwin Hubble, var att mäta ett mycket noggrant avstånd till variabla stjärnor, cepheider, för att i slutändan kunna få svar på universums ålder. 

Men allt gick inte lika snabbt som ljuset – projektet försenades flera år, och överskred den satta budgeten på 400 miljoner dollar, och slutade på två miljarder dollar.

Teleskopet skickades upp av NASA och ESA under 1990, och det kanske mäktigaste och mest revolutionerande då var den 2,4 meter stora spegeln som skulle reflektera rymdens inkommande ljus mot en annan spegel, för att sedan fångas upp av teleskopets kamera. 

 

Nasa
Ingenjörerna undersöker välvningen på Hubbleteleskopets ena spegel. Felet på spegelböjningen får inte vara mer än 1/800000 tum.

 

Stötte på problem

Tyvärr gick inte allt helt enligt plan. Efter att teleskopet var på plats, och ingenjörerna utfört kontrolltester, visade det sig att någonting inte stämde. Till slut hittade man problemet: spegeln på teleskopet hade fått en felaktig slipning, vilket gjorde att ljuset bröts fel mot kameran på grund av så kallad sfärisk aberration. 

Som tur var hade teleskopet tillverkats så att underhåll skulle kunna utföras i rymden, och 1993 skickades rymdfärjan Endeavour upp tillsammans med sju astronauter, för att utföra service på Hubble under tio dagar med totalt fem rymdpromenader. 

Spegeln korrigerades, och en del andra system uppgraderades också. 

Den 13 januari 1994 meddelade NASA att man lyckats med sitt serviceuppdrag, och visade upp nya skarpa bilder som man aldrig tidigare skådat.  

Flera serviceuppdrag

Tre år senare uppgraderades ytterligare komponenter, bland annat Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) och Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS), som gjorde det möjligt att få bättre bilder på olika frekvenser.

 

Nasa /Esa
Nasa har gjort flera underhållsresor för att laga Hubble. 1993 byts kameradelen ut till denna del, som väger 227 kilo.

 

Två år senare utfördes ytterligare ett service­uppdrag där man ersatte den nya datorn med en strålningsskyddad Intel 486:a för att kunna hantera de då stora bildfilerna som teleskopet producerade.

2002 gjorde man ännu ett serviceuppdrag för att ersätta den dåvarande kameran med en ny kamera, Advanced Camera for Surveys (ACS), samt bytte ut solpaneler som gjorde att man kunde ha all elektronik igång samtidigt. 

ACS är nu Hubbles primära bildinstrument, som genom sina tre kanaler samlar in bildinformation i högupplöst format på tre olika områden, ett infrarött område nära det synliga spektrat, en högupplöst kanal för ökad kontrast nära ljusa objekt, samt en kanal där sensorn fångar ljussvaga objekt på lång distans. Totalt har varje kanal en sensor som består av pixlar på 0,028 till 0,049 tum. Två CCD-sensorer är 1024 x 1024 i storlek, medan den största, för det synliga spektrat, har en upplösning på 2048 x 4096 pixlar, alltså en upplösning på 8,4 megapixel. Ljuset tas in via speglar in i en konstruktion som håller sensorerna.

2009 gjordes den fjärde och sista servicefärden på Hubble. Med den uppgraderades kameran till en 16 megapixels CCD-sensor, med nya Wide Field Camera 3 (WFC3). Brännvidden blev då 57600 millimeter med en bländare på f/24.

Ser bakåt i tiden

Dessa uppgraderingar låg i sin tur till grunden för Hubbles bilder med långa slutartider, det så kallade »Hubble Ultra Deep Field«-projektet. Med hjälp av instrumenten kunde Hubble ta över 800 exponeringar, vilket motsvarade två exponeringar per varv. Exponeringarna, som togs över fyra månader från 24 september 2003 fram till 16 januari 2004, gjorde att man kunde fånga galaxer på bild från den så kallade »mörka tidsåldern«, från 13 miljarder år sedan, alltså runt 400 till 800 miljoner år efter Big Bang.

Genom att exponera på detta vis, och genom att lägga samman bilder från de båda kamerorna ACS och NICMOS, kan man alltså betrakta svagt, svagt ljus som färdats under miljarder år mot oss, och registrera dessa i det synbara spektrakt. På så vis kan man också se att vi blickar tillbaka i tiden, eftersom det vi ser nu hände för just 13 miljarder år sedan. Den totala exponeringstiden var flera miljoner sekunder, och den slutliga bilden innehåller nästan 10 000 galaxer.

 

Den 24 april 1990 klockan 12.33 skickades Hubbleteleskopet upp i omloppsbana runt jorden. Vikten är 11 110 kilo, och rör sig med en hastighet av 7160 meter per sekund.

 

Ersättaren på gång

Genom bilderna från Hubble-teleskopet har vi fått mängder med information och data om hur himlakroppar utvecklas i universum, men även ökat förståelsen av vårt universum, inte minst över det ser ut. Och att kunna se bakåt i tiden är också lite häftigt.

Troligtvis kommer teleskopet att vara aktivt och underhållas fram till 2018, då det kommer att ersättas av ett annat teleskop som planeras, James Webb Space Telescope, JWST, som ett samarbete mellan NASA, ESA (European Space Agency) och kanadensiska CSA. 

Teleskopets IR-kamera ska då studera de första ljusa objekten som bildades i universum runt 400 miljoner år efter Big Bang. 

 

    Senaste kommentarerna