20 Jahre Astronomie mit dem Hubble-Weltraumteleskop

lsw.uni.heidelberg.de

20 Jahre Astronomie mit dem Hubble-Weltraumteleskop

20 Jahre Hubble

Weltraumteleskop

Max Camenzind

Senioren Universität

Würzburg 21.11.2011


Aktuell:

Die Sonne

in H_alpha

6.11.2011

@ Alan Friedman


Die Sonne

in H_alpha

6.11.2011

@ Alan Friedman


.. mit diesem Teleskop


Übersicht

• Anfänge der Weltraum-Astronomie � Erste

Ballonflüge von 1874 – 2010.

• 1946: Raketen bis zu 100 km Höhe

• 1983 – 1998: IR Astronomie mit IRAS und

ISO � Spitzer (NASA), Herschel (NASA/ESA)

• 1990 – 2015: Das Weltraumteleskop Hubble

(HST): Aufbau, Wartung, Resultate.

• > 2015: Das James Webb Weltraumteleskop

(JWST): Aufbau und Zielsetzung.

2000 – 2012: Röntgenastronomie mit Chandra


Von Infrarot bis Gamma


Weltraum-Astronomie


Beginn der

Ballon-

Astronomie

� Heißluft-

Ballons

+

Handspektroskop


Höhe (km)


UHURU 1970

Der erste Astro-Satellit


Wellenlängen:

12, 25, 60, 100 µm

250.000 Quellen

Scan der

Milchstraße


PAH = Polyzyklische

aromatische Kohlenwasserstoffe


PAH: Einfache Organische Moleküle


Spitzer

Satellit

2003 – 2009

NASA

85 cm Spiegel


Spitzer Aufnahmen

M 81, pSterne, Komet, Dark Glob


Der Tarantel-Nebel LMC


3,5 m Spiegel

57 – 670 µm

2009 - 2012 � L2

ESA


Andromeda

Herschel + XMM-Newton


Messier 51 mit dem

Herschel Teleskop


Herschel – Galaktisches Zentrum


Mission

Hubble

1990 - 2015

Astronomers in the

mid-to-late 1970s

were very effective

in using the growing

pluralistic political

interest group,

single-issue oriented

politics, to advance

the development of

the Space Telescope.


http://de.wikipedia.org/wiki/Hubble-Weltraumteleskop

,

Lyman

Spitzer

Lyman Spitzer war ein USamerikanischer

Astrophysiker und

bedeutender Wegbereiter

für den Einsatz von

Weltraum-Teleskopen. Er

wurde am 26. Juni 1914 in

Toledo, Ohio in den

Vereinigten Staaten geboren

und verstarb am 31. März

1997 mit 82 Jahren in

Princeton, New Jersey.


Edwin Hubble

(1889 – 1953)

am Hooker-

Teleskop

auf

Mount Wilson

� Andromeda

ist extragalaktisch

� Distanzen zu

Galaxien

Hubble

Gesetz


Das Hubble-Weltraum-Teleskop

Länge: 13 m

Durchmesser: 4 m

Masse: 11 Tonnen

Energiebedarf: 2,8 kW

Hauptspiegel: 2,4 m

Sekundärspiegel: 0,3 m

Auflösung: 1/20 ‘‘

Grenzhelligkeiten: 30 m

Drei Kameras

Diverse Spektrometer

Frequenzbereich:

Ultraviolett - Infrarot

l = 115 - 2500 nm


Das Hubble Space Telescope – im Überblick

• An orbiting telescope that collects light

from celestial objects in visible, ultraviolet,

and near-infrared wavelengths

• Start: 24. April 1990 an Bord von Space

Shuttle Discovery

• Dimensionen: Zylindrisch: 11.110 kg;

Länge: 13,1 m und 4,3 m breit

• Bahnperiode: 96 Minuten

• Primarily powered by the sunlight

collected by its two solar arrays

• Primärspiegel ist 2,4 m im Durchmesser

• Gebaut: NASA mit substantiellen und

stetiger Participation durch ESA

• Operated durch Space Telescope Science

Institute (STSI) in Baltimore, MD

• Benannt nach Edwin Powell Hubble

"The Hubble Space Telescope is the most productive telescope since Galileo's"

- Robert Kirshner, President of the American Astronomical Society


Hubble Technology

Communications

Hubble data path to the Goddard Space Flight Center.


Die SM1 Repair Mission 12-1993

Before After


Eine neue Camera


Wide Field Camera 3 – WFC3


Die SM4 Repair Mission 2009


SM4 was Successful !


The Science of Hubble

Man kann bei weitem nicht alle Ergebnisse würdigen, die mit dem Hubble-Teleskop

erzielt worden sind. Tausende von Publikationen und Hunderte von Büchern sind

erschienen. HST erzeugt jeden Tag 20 GB Daten.


Hubble’s Top 10 Wissenschaftliche

Entdeckungen

1. Hubble’s Untersuchungen an Supernovae bestärkten die

Existenz Dunkler Energie.

2. Hubble bestimmt das Alter des Universums.

3. Snapshots des tiefen Universums im Hubble Deep und

Ultra-Deep Field Surveys (s. Hintergrundbild)

4. Erste Detektion eines extrasolaren Planeten und seiner

Atmosphäre.

5. Hubble weist die Existenz von Schwarzen Löchern in den

Zentren von Galaxien nach.

6. Hubble entdeckt die Quellen der Gamma Ray Bursts – der

Kollaps massereicher Sterne in fernen Galaxien.

7. Hubble beweist, dass Quasare die Zentren entfernter

Galaxien sind.

8. Hubble beweist, dass protoplanetare Scheiben existieren.

9. Hubble untersucht den 1994 Impakt des Kometen

Shoemaker-Levy 9 auf Jupiter.

10.Studien an Planetarischen Nebeln erbringen Information

zum Ableben der Sterne und wunderschöne Aufnahmen.


Gravitationslinseneffekt


Das Einstein-Kreuz

Im Zentrum des

Kreuzes befindet

sich eine Galaxie,

die als

Gravitationslinse

wirkt und den

dahinterliegenden

Quasar

QSO 2237+0305

viermal abbildet.


Gravitationslinsen � Dunkle Materie


Gravitationslinsen


Planetarische

Der Spirographen

Nebel

Planetarischer Nebel

IC 418

� 0,1 LJ im

Durchmesser

Weißer Zwerg

T eff = 100.000 K

Bild: HST WFC2

Nebel


Weißer Zwerg

T eff = 250.000 K

Von Staub umgeben

Bild: HST 2009 WFC3

Der Schmetterlingsnebel

Planetarischer Nebel

NGC 6302


Planetarische

Nebel


Planetarische

Weißer Zwerg

T eff = 50.000 K

Nebel

Bild: HST WFC2


NASA Cosmicopia 2 Typen von Supernovae

NASA/ ESO

NASA/STScI


Supernova 1987A


http://www.spacetelescope.org/images/heic0704a/


Krebsnebel M1

SN Typ II Überrest

1054 n. Chr.

Credit: HST, NASA

33 ms Radiopulsar

Gas Filamente

Synchrotron

Strahlung


33 ms Radiopulsar


Cassiopeia A:

Supernova II

Überrest

in der Milchstraße

~ 300 Jahre alt

Credit: HST, NASA


Supernova Ia

Überrest

in der Milchstraße

Credit: HST, Chandra


Supernovae Ia

werden so hell wie

Galaxienzentren

Standardkerzen 21. Jh.

SN 1994d in NGC 4526 Virgo

Credit: High-Z Supernova

Search Team, HST, NASA


Typ Ia SNe gute Standardkerzen

Satelliten HST

EUCLID, …

2011

Conley et al. 2011


MegaCam Primärfokus 2003

36 x 2048 x 4612 Pixel CCDs

Die Jagd nach

Supernovae

SNLS 2003 - 2009


SNCP Blanco

1988 - 1998

Saul Perlmutter / SNCP


2. Revolution

1998 (SCP & Hz):

Entfernte

Supernovae sind

weiter entfernt als

in einem frei

expandierenden,

ungebremsten

Universum. Dies

kann nur durch

eine abstossende

Kompente erzeugt

werden

� Dunkle Energie


Abweichungen

von Einstein-de-Sitter

� LambdaCDM Modell

µ = m - M = 5 log(D/10 pc)

z = 1

z = 2

Nur DE

de Sitter

Distanz D in 1000 Mpc

Keine DE

EdS < 1998


Kosmol. Konstante


m


8�G

� 2

3H

0

M

27 % DM + Baryonen


Hubble untersucht Planeten

des Sonnensystems

http://www.spacetelescope.org/static/archives/brochures/pdf/hubble.pdf


WFC3 Image Jupiter


HST Bild des Exoplaneten „Formalhaut b“

http://spacetelescope.org/images/html/heic0821a.html


HST Bilder von Galaxien

M 51 / HST


M 104 / HST


M 101 / HST


M 74 / HST


Galaxien in Tiefe des Universums

Video: HUDF 2009


Galaxien sind die

Bausteine im Universum

� 100 Mrd. Helle Galaxien

Statisches Universum würde kollabieren

Hubble Ultra-Deep Field

HUDF 2004 – 13 Mrd. Ljahre

� 100 Mrd. helle Galaxien


= 0

Modernes Universum

Kosmische Sphären

� je tiefer desto jünger

Photosphäre

Universum

� CMB 1965

Strahlungs-Sphäre

381000 a 0

Alter des Universums in Mrd. Jahren

?


Wechselwirkende Galaxien


Seltsame Galaxien im HUDF


James Webb Space Telescope

Video: Planck / ESA


James Webb Space Telescope

� ESA JWST Video


James Webb Space Telescope


James Webb Space Telescope


James Webb Space Telescope


James Webb Space Telescope


James Webb Space Telescope


James Webb Space Telescope


Chandra Röntgenteleskop

Space Time Telescopes

Cosmic Fireworks: X-Rays from Space

The Chandra X-Ray Observatory observes some of the most energetic

objects in our universe, from high above our Earth’s protective atmosphere.

http://www.universeforum.org/einstein/


Chandra Röntgenteleskop

Space Time Telescopes

Just Skimming the Surface…

High energy x-rays must skip off the shiny mirror surface at shallow angles

to be observed, much different than how optical light telescopes work.

http://www.universeforum.org/einstein/

Collecting x-rays is like skipping stones on a pond!


Chandra Röntgenteleskop

Space Time Telescopes

Der Krebs-Nebel: Das Nachglühen einer Supernova

The Crab Nebula is all that remains of a once-bright star.

The white box on the left shows the area covered by the image on the right.

http://www.universeforum.org/einstein/


XMM-Newton 1999 / ESA


2009-2012 Planck/ESA

im Lagrangepunkt L2

�Auflösung = 5 arcmin

entspricht ~ Galaxienhaufen


Video: Planck / ESA


CMB

Staub

CMB

Milchstraße


CMB Planck 1 Jahr – 9 Bänder


Zusammenfassung

• Anfänge der Weltraum-Astronomie � Erste

Ballonflüge und Raketen

• 1970: UHURU Satellit im Röntgenbereich

• 1983 – 1998: IR Astronomie mit IRAS und

ISO � Spitzer (NASA), Herschel (NASA/ESA)

• 1990 – 2015: Das Weltraumteleskop Hubble

(HST)

• > 2016: Das James Webb Weltraumteleskop

(JWST) – finanzierbar?

2000 – 2012: Röntgenastronomie mit Chandra

und XMM-Newton

Weitere Magazine dieses Users
Ähnliche Magazine