Kiedy 24 kwietnia 1990 r. teleskop Hubble'a powędrował na orbitę, obwołano go kosmiczną maszyną czasu. Z wysokości blisko 600 km, bez zakłóceń ze strony zamglonej i rozedrganej ziemskiej atmosfery pozwolił nam sięgnąć wzrokiem najdalej w kosmos i zarazem najdalej w przeszłość. Śledził dzieje mgławic i galaktyk sprzed wielu miliardów lat, bo tyle czasu leciało ich światło, nim wpadło w jego obiektyw. Charlie Bolden - dziś szef NASA, a 20 lat temu pilot promu, który wynosił teleskop na orbitę - tak opisywał jego możliwości: „Gdybym stanął na Księżycu z pięciocentówką w ręku, moglibyście odczytać z niej napis »In God We Trust «”.

Dziś już mało kto przypomina jego niefortunne początki. 2,4-metrowe zwierciadło teleskopu zostało źle wyprofilowane - od właściwego kształtu odbiegało ledwie o 50. część grubości włosa, ale to wystarczało, by dawało niewyraźny obraz. Dopiero kiedy w grudniu 1993 roku założono mu "okulary korekcyjne", teleskop spełnił pokładane w nim nadzieje. A Amerykanie, jak to oni potrafią, przekuli porażkę w wielki sukces.



Hubble wykonał słynne zdjęcia "Głębokiego pola" z 2004 r., pokazujące najdalsze galaktyki kiedykolwiek obserwowane w świetle widzialnym, które pochodzą z okresu 600 mln lat po Wielkim Wybuchu. Dzięki jego obserwacjom gwiazd zmiennych (cefeid) astrofizycy mogli skorygować wiek Wszechświata - odmładzając go o blisko 2 mld lat. A analiza blasku supernowych na jego fotografiach 12 lat temu przyniosła szokujące odkrycie, że od 5-6 mld lat kosmos się coraz szybciej rozszerza za sprawą tajemniczej ciemnej energii. Poza tym Hubble wyśledził również, że w samym centrum niemal wszystkich galaktyk są olbrzymie czarne dziury, wykonał pierwsze zdjęcie planety spoza naszego układu i odkrył pierwszy związek organiczny (metan) w atmosferze tych obcych planet.

Żadna inna misja kosmiczna - może prócz lotów na Księżyc - nie wzbudzała tak wielkiego zainteresowania na świecie. - To dziś najlepsze narzędzie w rękach amerykańskiej dyplomacji - stwierdziła niedawno Barbara Mikulski, senator polskiego pochodzenia, zwana "matką chrzestną" Hubble'a, gdyż zawsze zagorzale walczyła w Kongresie o fundusze dla niego. To dzięki jej naciskom NASA postanowiła przedłużyć życie szwankującemu teleskopowi, mimo że wcześniej - po katastrofie promu Columbia w 2003 r. - uznała wyprawę 600 km nad Ziemię za zbyt ryzykowną.

Po ostatniej misji serwisowej w zeszłym roku teleskop, który do tej pory już blisko 100 tys. razy okrążył Ziemię, pozostanie w służbie astronomii jeszcze co najmniej sześć lat. Powinien więc doczekać chwili, kiedy na orbitę powędruje jego następca - teleskop Jamesa Webba.

Gazeta Wyborcza

Galaktyki
Galaktyki to olbrzymie systemy gwiazdowo-pyłowe zawierające miliardy gwiazd, widoczne na niebie w postaci obiektów mgławicowych. Ocenia się, że w zasięgu największych teleskopów znajduje się ponad miliard galaktyk. Najbliższymi z nich są małe galaktyki nazwane Wielkim i Małym Obłokiem Magellana (Obłoki Magellana odległe odpowiednio 163000 i 196000 lat świetlnych) oraz M 31 - Wielka Mgławica w Andromedzie (odległa 2,25 mln lat świetlnych), będąca dużą galaktyką bardzo podobną do naszej.
Istnienie innych galaktyk odkrył w 1924 E.P. Hubble, gdy dostrzegł cefeidy w mgławicach M 31, M 33 oraz NGC 6822. Zidentyfikował wówczas te mgławice jako odległe systemy gwiezdne analogiczne do naszej Galaktyki. Masy galaktyk zawarte są w przedziale od 106 do 1013 mas Słońca. Materia tworząca galaktyki znajduje się głównie w gwiazdach, choć istnieją wyjątki jak np. NGC 4594, gdzie wydaje się, że dominuje pył międzygwiezdny.

W uproszczeniu galaktyki mają kształt dysku okrążającego masywne jądro, które może kryć czarną dziurę. Niektóre galaktyki są silnymi źródłami radiowymi lub promieniowania ultrafioletowego i rentgenowskiego. Istnieje kilka sposobów klasyfikacji galaktyk.
Najprostszy, opracowany przez E.P. Hubble'a, dzieli galaktyki w oparciu o cechy morfologiczne. Wyróżnia się galaktyki eliptyczne (oznaczane jako typ E z liczbą należącą do zakresu 0...7 określającą stopień spłaszczenia obserwowanej elipsy), spiralne (o kształcie dysku z wyraźną spiralną strukturą, oznaczane jako typ S, wyróżnia się podtypy a,b,c w zależności od stopnia zaznaczenia spiralnej struktury) oraz spiralne z poprzeczką (gdzie spiralna struktura pojawia się w pewnej odległości od środka, oznaczane są jako typ SB, wyróżnia się analogiczne podtypy jak w przypadku galaktyk spiralnych) oraz nieregularne (oznaczone Ir). Galaktyki pośrednie między spiralnymi a eliptycznymi nazywa się soczewkowatymi (oznaczane SO lub SBO). Cechy morfologiczne 1% obserwowanych galaktyk nie mieszczą się w podanej systematyce, takie galaktyki nazywane są galaktykami pekularnymi.
Inny system klasyfikacji opiera się na charakterystyce widma promieniowania elektromagnetycznego w całym zakresie energetycznym. Rozróżnia się tu galaktyki normalne lub osobliwe, dla tych ostatnich ilość wypromieniowanej energii nie może być wytłumaczona nukleosyntezą w gwiazdach.

Do galaktyk osobliwych należą galaktyki typu cD (nadolbrzyme galaktyki będące silnymi radioźródłami), galaktyki zwarte (małe galaktyki posiadające świecący pył międzygwiezdny), galaktyki Haro (lub galaktyki niebieskie, małe galaktyki z bardzojasnym jądrem), galaktyki Markariana (o przewadze gwiazd młodych), galaktyki z gorącymi plamami (podobne do galaktyki Markariana, różniące się szczegółami widma), galaktyki Seyferta (z aktywnymi, wybuchającymi jądrami), radiogalaktyki (charakteryzujące się bardzo silnym promieniowaniem radiowym), galaktyki typu N (wykazujące cechy pośrednie pomiędzy radiogalaktykami a kwazarami) i kwazary.
Widma odległych galaktyk wykazują silne przesunięcie ku czerwieni, co interpretuje się jako przejaw rozszerzania się Wszechświata (stała Hubble'a). Galaktyki skupiają się tworząc gromady galaktyk - struktury o rozmiarach rzędu kilku milionów lat świetlnych. Następnie gromady galaktyk skupiają się tworząc supergromady galaktyk. Rozmiary supergromad są rzędu kilkudziesięciu milionów lat świetlnych. Rozmieszczenie supergromad stanowi o wielkoskalowej strukturze Wszechświata. Ok. 10000 najbliższych galaktyk (wraz z naszą Galaktyką i innymi z Lokalnej Grupy Galaktyk) tworzy Lokalną Supergromadę Galaktyk.

Data: 31 grudnia 1925

O tym, że wszechświat składa się z olbrzymiej liczby galaktyk, wie dziś każdy, kto o astronomii ma pojęcie choćby elementarne. Galaktyk w obserwowalnym wszechświecie jest – jak się szacuje – ok. 120 miliardów. Tylko jedną – i niczym nie wyróżniającą się z pośród nich – jest nasza Galaktyka, w której znajduje się układ słoneczny i ziemia, na której żyjemy.

Tymczasem, jeszcze nieco tylko ponad 80 lat temu bardzo wielu astronomów było przekonanych o czymś dokładnie odwrotnym: galaktyka jest tylko jedna, a cały wszechświat – stosunkowo niewielki.

Ten obraz wszechświata zakłócały jednak tzw. – jak to wówczas określano – „mgławice spiralne”. Jeszcze podczas zjazdu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego w grudniu 1924 r. w Waszyngtonie najwybitniejsi ówcześni astronomowie w sposób zażarty spierali się o to, czy obiekty te są częścią naszej galaktyki, czy może też znajdują się gdzieś dużo dalej. Burzliwa debata trwała aż do Sylwestra. Przerwał ją telegram, którego nadawca przedstawił takie wyniki obserwacji, że wszelkie wątpliwości co do tego, czy wszechświat składa się z jednej, czy też z olbrzymiej ilości galaktyk musiały ustąpić.

Czy to mgławica?

Telegram nadszedł z obserwatorium astronomicznego na Mount Wilson w Kalifornii, gdzie znajdował się największy wówczas na świecie teleskop o średnicy zwierciadła 2,5 metra. Obserwacje przy jego użyciu prowadził astronom Edwin Hubble (1889 – 1953). Przedmiotem jego zainteresowania były wspomniane już mgławice spiralne, w szczególności zaś widoczna gołym okiem Mgławica Andromedy, odnośnie w pierwszej kolejności istniał wówczas spór, czy leży ona w naszej Galaktyce, czy może gdzieś dużo dalej.

Jak daleko?

Odległość do Mgławicy Andromedy była przed obserwacjami Hubble’a zupełnie nieznana. Było tak m.in. dlatego, że wcześniejsze teleskopy były zbyt słabe, by w obiekcie tak odległym, jak Galaktyka Andromedy, dało się przez nie zauważyć poszczególne gwiazdy. Obserwacje takie stały się możliwe dopiero po uruchomieniu teleskopu na Mount Wilson.

Klucz do zagadki

Na podstawie porównania zrobionych przez siebie zdjęć Mgławicy Andromedy, Edwin Hubble zauważył, że jedna z gwiazd tej „mgławicy” jest tzw. cefeidą, czyli gwiazdą, która regularnie – z częstotliwością kilku godzin – zmienia swą jasność.

To właśnie odkrycie stało się kluczem do rozwiązania zagadki odległości Mgławicy – jak ją jeszcze wówczas nazywano – Andromedy od Ziemi. Już wcześniej bowiem odkryto, że cefeidy są obiektami, których odległość łatwo można wyznaczyć. Bierze się to stąd, że okres zmian blasku każdej, konkretnej cefeidy jest ściśle związany z jej maksymalną, absolutną jasnością (czyli mocą promieniowanej energii świetlnej). Im cefeida jest jaśniejsza (oczywiście w sensie jasności absolutnej), tym dłuższy jest okres zmian jej blasku.

Znając na podstawie obserwacji okres zmian blasku cefeidy w Mgławicy Andromedy, Edwin Hubble mógł wyznaczyć jej bezwzględną jasność. A od tego do wyznaczenia odległości do wspomnianej cefeidy – i zarazem do całej galaktyki – był już tylko krok.

Tak daleko?

Porównując krzywą zmian blasku cefeidy w Mgławicy Andromedy i wynikającą z niej jasność absolutną tej gwiazdy z krzywymi zmian blasku cefeid w Wielkim Obłoku Magellana – do którego odległość znana była już wcześniej – Hubble obliczył, że Mgławica Andromedy znajduje się w odległości 490 000 lat świetlnych od Ziemi. Obliczenie to – trzeba przyznać – nie było zbyt poprawne. W rzeczywistości bowiem, Galaktyka Andromedy znajduje się od nas ponad czterokrotnie dalej. Oszacowana przez Hubble’a odległość Mgławicy Andromedy od Ziemi była jednak i tak bez porównania większa, niż wówczas przypuszczano – niektórzy z ówczesnych astronomów sądzili bowiem, że „mgławica” ta znajduje się zaledwie kilkanaście lat świetlnych od Ziemi.



Nowy obraz wszechświata

Wykazanie przez Hubble’a, jak wielka odległość dzieli Mgławicę Andromedy od Ziemi, całkowicie zburzyło zakładany jeszcze na początku lat 20 ubiegłego stulecia model wszechświata. Stało się jasne, że tzw. „mgławice spiralne” nie są obiektami należącymi do Drogi Mlecznej, że nie są to w ogóle żadne mgławice, lecz odległe o miliony lat świetlnych galaktyki, z których każda zawiera miliardy pojedynczych gwiazd. Uważane jeszcze niedługo wcześniej za jedyną galaktykę Droga Mleczna okazała się być tylko jedną z nich.

Największe odkrycie astronomii XX w.

Na odkryciu, że we wszechświecie jest olbrzymia ilość galaktyk jednak nie skończyło się. Pięć lat po wykazaniu, że „mgławice spiralne” są galaktykami, Edwin Hubble dokonał kolejnego sensacyjnego odkrycia. Odkrył on, że poszczególne galaktyki oddalają się od Ziemi i – co za tym idzie – od naszej Galaktyki, a czynią to tym szybciej, im dalej się od nas znajdują. Oznaczało to więc, że wszechświat się rozszerza. A jeśli się rozszerza, to znaczy, że kiedyś musiał być dużo mniejszy – być może ściśnięty do jednego punktu. Wynikającym stąd wnioskiem była tzw. teoria wielkiego wybuchu – będąca najważniejszą ze wszystkich teorii kosmologicznych, jakie kiedykolwiek powstały.

Edwin Hubble

Mówiąc o odkryciach Hubble’a warto też wspomnieć kilka ciekawostek na jego temat. W czasach młodości wydawało się, że będzie znakomitym…bokserem. Jako zagorzały anglofil Hubble nosił zawsze tweedowe ubrania i bez przerwy palił fajkę. Nie utrzymywał kontaktów towarzyskich z kolegami z obserwatorium, lubił natomiast przebywać w towarzystwie wielkich biznesmenów i gwiazd estrady oraz filmu.

Edwin Hubble zmarł nagle na serce 28 września 1953 r., kiedy przygotowywał się do nowego seansu obserwacji, tym razem za pomocą pięciometrowego teleskopu na Mount Palomar.

Imieniem Hubble’a - uważanego za największego astronoma XX w. – nazwany został Teleskop Kosmiczny, który w kwietniu 1990 r. został wyniesiony na orbitę i dzięki któremu wciąż uzyskujemy nowe, nieznane wcześniej informacje o wszechświecie.