Télescope spatial Hubble: des astronomes partagent 17 des meilleures photos de l'espace

Dans ce numéro spécial, nous avons invité les meilleurs astronomes à sélectionner l’image du télescope spatial Hubble qui présente le plus grand intérêt scientifique. Les images qu’ils ont choisies ne sont pas toujours les clichés glacés colorés qui peuplent les innombrables «meilleures» galeries sur Internet, mais leur impact découle plutôt de la perspicacité scientifique qu’ils révèlent.

Tanya Hill, Musée Victoria

Mon objet astronomique préféré de tous les temps est la nébuleuse d’Orion - un magnifique nuage de gaz situé à proximité qui forme activement des étoiles. J'étais étudiant au lycée quand j'ai vu la nébuleuse pour la première fois à travers un petit télescope et cela m'a donné un tel sentiment d'accomplir de diriger manuellement le télescope dans la bonne direction et, après une bonne chasse, de le localiser enfin dans le ciel (il n’existait pas de bouton «Aller à» automatique sur ce télescope).

Bien sûr, ce que j'ai vu cette nuit-là était un nuage de gaz incroyablement délicat et vaporeux en noir et blanc. Une des choses merveilleuses que fait Hubble est de révéler les couleurs de l'univers. Et cette image de la nébuleuse d’Orion est notre meilleure chance d’imaginer à quoi elle ressemblerait si nous pouvions éventuellement y aller et la voir de près.

De nombreuses images de Hubble sont devenues emblématiques et pour moi, la joie de voir ses belles images rapprocher la science et l’art de manière à intéresser le public. L'entrée de mon bureau présente une énorme copie de cette image collée sur un mur de 4 m de large et 2,5 m de haut. Je peux vous dire que c’est une belle façon de commencer chaque journée de travail.

Michael Brown, Université Monash

L'impact des fragments de la comète Shoemaker Levy 9 avec Jupiter en juillet 1994 a été la première fois que les astronomes ont été avertis à l'avance d'une collision planétaire. De nombreux télescopes du monde, y compris Hubble, qui vient d’être réparé, ont tourné leur regard vers la planète géante.

Le crash de la comète a également été ma première expérience professionnelle d'astronomie d'observation. Depuis un dôme glacial sur le mont Stromlo, nous espérions voir les lunes de Jupiter refléter la lumière des fragments de comètes s’écroulant dans la partie la plus éloignée de Jupiter. Malheureusement, nous n'avons vu aucune lumière dans les lunes de Jupiter.

Cependant, Hubble a eu une vue incroyable et inattendue. Les impacts sur la face cachée de Jupiter ont produit des panaches qui s’élevaient tellement au-dessus des nuages ​​de Jupiter qu’ils ont été brièvement vus de la Terre.

Alors que Jupiter pivotait sur son axe, d’énormes cicatrices sombres apparaissaient. Chaque cicatrice était le résultat de l'impact d'un fragment de comète, et certaines des cicatrices avaient un diamètre plus grand que notre lune. Pour les astronomes du monde entier, c'était un spectacle à couper le souffle.

William Kurth, Université de l'Iowa

Cette paire d’images montre un spectaculaire spectacle d’aurores ultraviolettes se produisant près du pôle nord de Saturne en 2013. Les deux images ont été prises à 18 heures d’écart, mais montrent des modifications de la luminosité et de la forme des aurores. Nous avons utilisé ces images pour mieux comprendre l’impact du vent solaire sur les aurores.

Nous avons utilisé des photographies de Hubble telles que celles acquises par mes collègues astronomes pour surveiller les aurores tout en utilisant la navette spatiale Cassini, en orbite autour de Saturne, pour observer les émissions radio associées aux lumières. Nous avons pu déterminer que la luminosité des aurores est en corrélation avec des intensités radio plus élevées.

Par conséquent, je peux utiliser les observations radio continues de Cassini pour me dire si les aurores sont actives ou non, même si nous n’avons pas toujours des images à regarder. Ce fut un effort important incluant de nombreux chercheurs Cassini et astronomes basés sur Terre.

John Clarke, Université de Boston

Cette image ultraviolette de l’aurore nordique de Jupiter montre l’amélioration constante des capacités des instruments scientifiques de Hubble. Les images du spectrographe d'imagerie du télescope spatial (STIS) montraient pour la première fois toute la gamme des émissions aurorales que nous commençions tout juste à comprendre.

La précédente caméra WFPC2 (Wide Field Planetary Camera 2) avait montré que les émissions aurorales de Jupiter tournaient avec la planète au lieu d’être fixées avec la direction du soleil. Jupiter ne se comportait donc pas comme la Terre.

Nous savions qu'il y avait des aurores provenant des courants de méga-ampères qui passaient de Io le long du champ magnétique jusqu'à Jupiter, mais nous n'étions pas certains que cela se produirait avec les autres satellites. Bien que de nombreuses images ultraviolettes de Jupiter aient été prises avec STIS, j’aime bien celle-ci car elle montre clairement les émissions aurorales provenant des empreintes magnétiques des lunes de Jupiter Io, Europa et Ganymède, et l’émission de Io montre clairement la hauteur du rideau auroral. Pour moi, ça a l'air en trois dimensions.

Fred Watson, Observatoire astronomique australien

Regardez bien ces images de la planète naine, Pluto, qui montrent des détails à la limite des capacités de Hubble. Dans quelques jours, ce sera un vieux chapeau et personne ne se souciera plus de les regarder.

Pourquoi? Parce qu'au début du mois de mai, la sonde New Horizons sera suffisamment proche de Pluton pour que ses caméras révèlent de meilleurs détails, à l'approche de son rendez-vous du 14 juillet.

Pourtant, cette séquence d’images - datant du début des années 2000 - a donné aux scientifiques planétaires les meilleures informations à ce jour: les couleurs bigarrées révélant de subtiles variations de la chimie de surface de Pluto. Par exemple, la région jaunâtre qui apparaît dans l'image centrale présente un excès de monoxyde de carbone gelé. Pourquoi cela devrait être inconnu.

Les images de Hubble sont d’autant plus remarquables que Pluton n’a que le 2/3 du diamètre de notre propre lune, mais près de 13 000 fois plus loin.

Chris Tinney, Université de New South Wales

Une fois, j'ai traîné ma femme dans mon bureau pour lui montrer fièrement les résultats de certaines observations d'imagerie effectuées au télescope anglo-australien avec un imageur (alors) nouveau et (alors) ultramoderne de 8 192 x 8 192 pixels. Les images étaient si grandes qu'il fallait les imprimer sur plusieurs pages A4, puis les coller ensemble pour créer une immense carte en noir et blanc d'un amas de galaxies couvrant tout un mur.

J'étais écrasée quand elle a jeté un coup d'œil et a dit: "On dirait de la moisissure."

Ce qui prouve que la meilleure science n'est pas toujours la plus jolie.

Mon choix de la meilleure image de HST est une autre image en noir et blanc de 2012 qui «ressemble également à de la moisissure». Mais enfoui au cœur de l'image se trouve un point faible apparemment anodin. Cependant, cela représente la détection confirmée de l'exemple le plus froid d'une naine brune, puis découvert. Un objet caché à moins de 10 parsecs (32,6 années-lumière) du soleil avec une température d'environ 350 Kelvin (77 degrés Celsius), plus froid qu'une tasse de thé!

Et à ce jour, il reste l’un des objets compacts les plus froids que nous ayons détectés en dehors de notre système solaire.

Lucas Macri, Université A & M du Texas

En 2004, je faisais partie d'une équipe qui utilisait la caméra de surveillance avancée (ACS) récemment installée sur Hubble pour observer une petite région du disque d'une galaxie spirale (Messier 106) à 12 reprises en l'espace de 45 jours. Ces observations nous ont permis de découvrir plus de 200 variables de Céphéides, qui sont très utiles pour mesurer les distances par rapport aux galaxies et déterminent finalement le taux d'expansion de l'univers (appelé de manière appropriée la constante de Hubble).

Cette méthode nécessite un étalonnage correct des luminosités des Céphéides, ce qui peut être fait dans Messier 106 grâce à une estimation très précise de la distance à cette galaxie (24,8 millions d'années-lumière, à raison de 3%) obtenue par observation radio de l'eau. nuages ​​en orbite autour du trou noir massif en son centre (non inclus dans l'image).

Quelques années plus tard, je participais à un autre projet utilisant ces observations comme première étape d'une solide échelle de distance cosmique et déterminant la valeur de la constante de Hubble avec une incertitude totale de 3%.

Howard Bond, Université d'État de Pennsylvanie

L'une des images qui m'a le plus excitée - même si elle n'est jamais devenue célèbre - est la première de nos échos de lumière autour de l'étrange étoile explosive V838 Monocerotis. Son éruption a été découverte en janvier 2002 et son écho de lumière a été découvert environ un mois plus tard, tous deux à partir de petits télescopes au sol.

Bien que la lumière de l’explosion se rende directement à la Terre, elle s’écarte également, se reflète sur la poussière environnante et arrive plus tard sur Terre, produisant ainsi «l’écho».

Les astronautes avaient desservi Hubble en mars 2002, en installant le nouveau système de caméra avancée pour levés (ACS). En avril, nous avons été l’un des premiers à utiliser l’ACS pour les observations scientifiques.

J'ai toujours aimé penser que la NASA savait en quelque sorte que la lumière du V838 allait nous parvenir à 20 000 années-lumière de la suite et qu'ACS a été installée à temps! L'image, même dans une seule couleur, était incroyable. Nous avons obtenu de nombreuses autres observations de Hubble sur l'écho au cours de la décennie qui a suivi. Ces observations sont parmi les plus spectaculaires et TRES célèbres, mais je me souviens encore d'avoir été émerveillée lorsque j'ai vu celui-ci.

Philip Kaaret, Université de l'Iowa

Les galaxies forment des étoiles. Certaines de ces stars mettent fin à leur vie «normale» en s’effondrant dans des trous noirs, mais commencent ensuite de nouvelles vies en tant que puissants émetteurs de rayons X alimentés au gaz aspirés par une étoile compagnon.

J'ai obtenu cette image de Hubble (en rouge) de la galaxie Medusa pour mieux comprendre la relation entre les binaires à rayons X du trou noir et la formation d'étoiles. L’apparence frappante de la méduse est due au fait qu’il s’agit d’une collision entre deux galaxies - les «cheveux» sont les restes d’une galaxie déchirée par la gravité de l’autre. Le bleu de l'image montre les rayons X, imagés avec l'observatoire à rayons X de Chandra. Les points bleus sont des binaires de trous noirs.

Des travaux antérieurs avaient suggéré que le nombre de sources binaires de rayons X est simplement proportionnel à la vitesse à laquelle la galaxie hôte forme des étoiles. Ces images de la méduse nous ont permis de montrer que la même relation est vraie, même au milieu de collisions galactiques.

Mike Eracleous, Université d'État de Pennsylvanie

Certaines images du télescope spatial Hubble qui me plaisent beaucoup montrent des galaxies en interaction et en fusion, telles que les Antennes (NGC 4038 et NGC 4039), les Souris (NGC 4676), la galaxie Cartwheel (ESO 350-40), et beaucoup d'autres sans surnoms.

Ce sont des exemples spectaculaires d'événements violents qui sont courants dans l'évolution des galaxies. Les images nous fournissent des détails exquis sur ce qui se passe lors de ces interactions: la distorsion des galaxies, la canalisation des gaz vers leurs centres et la formation d'étoiles.

Je trouve ces images très utiles lorsque j’explique au grand public le contexte de mes propres recherches, l’accumulation de gaz par les trous noirs supermassifs situés au centre de telles galaxies. Une vidéo réalisée par Frank Summers au STScI (Space Telescope Science Institute) est particulièrement soignée et utile. Elle illustre ce que nous apprenons en comparant ces images à des modèles de collisions de galaxies.

Michael Drinkwater, Université du Queensland

Nos meilleures simulations informatiques nous disent que les galaxies grandissent en se heurtant et en se fusionnant. De même, nos théories nous disent que lorsque deux galaxies spirales se rencontrent, elles devraient former une grande galaxie elliptique. Mais le voir se produire est une autre histoire!

Cette belle image de Hubble a capturé une collision de galaxies en action. Cela ne nous dit pas simplement que nos prédictions sont bonnes, mais cela nous permet de commencer à travailler les détails car nous pouvons maintenant voir ce qui se passe réellement.

Des feux d'artifice de nouvelles formations d'étoiles sont déclenchés par la collision des nuages ​​de gaz et d'énormes distorsions se produisent lorsque les bras en spirale se brisent. Nous avons encore beaucoup de chemin à faire avant de comprendre complètement comment se forment les grandes galaxies, mais des images comme celle-ci indiquent la voie.

Roberto Soria, Université ICRAR-Curtin

Il s'agit de la vue la plus haute résolution d'un jet collimaté alimenté par un trou noir supermassif dans le noyau de la galaxie M87 (la plus grande galaxie du groupe Virgo, à 55 millions d'années-lumière de nous).

Le jet sort de la région de plasma chaud entourant le trou noir (en haut à gauche) et nous pouvons le voir couler à travers la galaxie sur une distance de 6 000 années-lumière. La lumière blanche / violette du jet de cette image renversante est produite par le flux d’électrons en spirale autour des lignes de champ magnétique à une vitesse d’environ 98% de la vitesse de la lumière.

Comprendre le bilan énergétique des trous noirs est un problème difficile et fascinant en astrophysique. Lorsque le gaz tombe dans un trou noir, une énorme quantité d’énergie est libérée sous forme de lumière visible, de rayons X et de jets d’électrons et de positrons se déplaçant presque à la vitesse de la lumière. Avec Hubble, nous pouvons mesurer la taille du trou noir (mille fois plus grand que le trou noir central de notre galaxie), l'énergie et la vitesse de son jet, ainsi que la structure du champ magnétique qui le collimate.

Jane Charlton, Université d'État de Pennsylvanie

Lorsque ma proposition de télescope spatial Hubble a été acceptée en 1998, c’était l’un des plus grands frissons de ma vie. Imaginer que, pour moi, le télescope capturerait le Quintette de Stephan, un superbe groupe compact de galaxies!

Au cours des prochains milliards d'années, les galaxies du Quintette de Stephan continueront dans leur danse majestueuse, guidées par l'attraction gravitationnelle de chacune des autres. Ils finiront par fusionner, changeront de forme et deviendront finalement un.

Depuis, nous avons observé plusieurs autres groupes compacts de galaxies avec Hubble, mais le Quintette de Stephan sera toujours spécial car son gaz a été libéré de ses galaxies et s’illumine en éclats dramatiques de formation d’étoiles intergalactiques. Quelle belle chose d'être en vie à un moment où nous pouvons construire le Hubble et pousser nos esprits à entrevoir la signification de ces signaux provenant de notre univers. Merci à tous les héros qui ont fabriqué et maintenu Hubble.

Geraint Lewis, Université de Sydney

Lorsque Hubble a été lancé en 1990, je commençais mon doctorat. études sur les lentilles gravitationnelles, l’action de la masse pliant les rayons lumineux lorsqu’ils se déplacent dans l’univers.

L’image de Hubble de l’énorme amas de galaxies, Abell 2218, donne à ce lentille gravitationnelle une netteté sans faille, révélant comment la quantité massive de matière noire présente dans l’agglomérat - la matière qui lie les centaines de galaxies ensemble - amplifie la lumière de sources encore plus nombreuses. loin.

Lorsque vous regardez profondément dans l'image, ces images très grossies apparaissent sous la forme de longues traînées fines et déformées, qui sont normalement impossibles à détecter.

Cela vous fait réfléchir de penser que de telles lentilles gravitationnelles, agissant comme des télescopes naturels, utilisent l'attraction gravitationnelle de la matière invisible pour révéler des détails étonnants de l'univers que nous ne pouvons normalement pas voir!

Rachel Webster, Université de Melbourne

La lentille gravitationnelle est une manifestation extraordinaire de l'effet de la masse sur la forme de l'espace-temps dans notre univers. Essentiellement, là où il y a de la masse, l’espace est courbe, de sorte que les objets vus au loin, au-delà de ces structures de masse, ont des images déformées.

C’est un peu un mirage; En effet, c’est le terme que les Français utilisent pour cet effet. Dans les premiers jours du télescope spatial Hubble, une image des effets de lentille d'un énorme groupe de galaxies apparut: les minuscules galaxies de fond étaient étirées et déformées mais embrassaient le cluster, presque comme une paire de mains.

J'étais abasourdi. C’était un hommage à la résolution extraordinaire du télescope, qui opérait bien au-dessus de l’atmosphère terrestre. Vus du sol, ces extraordinaires minces traînées de lumière galactique auraient été étalées et ne pourraient être distinguées du bruit de fond.

Mon cours d'astrophysique de troisième année a exploré les 100 meilleurs plans de Hubble. Ils ont été particulièrement impressionnés par les couleurs extraordinaires mais vraies des nuages ​​de gaz. Cependant, je ne peux pas dépasser une image montrant l’effet de masse sur le tissu même de notre univers.

Kim-Vy Tran, Texas A & M

Avec la relativité générale, Einstein a postulé que la matière modifie l'espace-temps et peut infléchir la lumière. Une conséquence fascinante est que des objets très massifs dans l'univers vont magnifier la lumière des galaxies lointaines, devenant essentiellement des télescopes cosmiques.

Avec le télescope spatial Hubble, nous avons maintenant mis à profit cette puissante capacité à regarder en arrière dans le temps pour rechercher les premières galaxies.

Cette image de Hubble montre une ruche de galaxies ayant une masse suffisante pour transformer la lumière provenant de galaxies très éloignées en arcs lumineux. Mon premier projet en tant qu'étudiant diplômé était d'étudier ces objets remarquables, et j'utilise encore aujourd'hui Hubble pour explorer la nature des galaxies à travers le temps cosmique.

Alan Duffy, Université de technologie de Swinburne

Pour l'œil humain, le ciel nocturne sur cette image est complètement vide. Une toute petite région pas plus épaisse qu'un grain de riz tenu à bout de bras. Le télescope spatial Hubble a été pointé sur cette région pendant 12 jours entiers, laissant la lumière percuter les détecteurs et lentement, une à une, les galaxies sont apparues, jusqu'à ce que toute l'image soit remplie de 10 000 galaxies s'étendant à travers l'univers.

Les plus éloignés sont de minuscules points rouges distants de plusieurs dizaines de milliards d'années lumière, remontant à quelques centaines de millions d'années après le Big Bang. La valeur scientifique de cette image unique est énorme. Cela a révolutionné nos théories sur la façon dont les premières galaxies pourraient se former et sur leur rapidité de croissance. L'histoire de notre univers, ainsi que la grande variété de formes et de tailles de galaxies, sont contenues dans une seule image.

Pour moi, ce qui rend vraiment cette image extraordinaire, c’est qu’elle donne un aperçu de l’ampleur de notre univers visible. Un si grand nombre de galaxies dans une si petite région implique qu'il y a 100 milliards de galaxies dans tout le ciel nocturne. Une galaxie entière pour chaque étoile de notre Voie Lactée!

James Bullock, Université de Californie, Irvine

C'est ce que Hubble est tout. Une vision unique et impressionnante peut dévoiler tant de choses sur notre univers: son passé lointain, son assemblée en cours et même les lois physiques fondamentales qui le lient tous ensemble.

Nous scrutons le cœur d’un groupe de galaxies en essaim. Ces boules blanches luisantes sont des galaxies géantes qui dominaient le centre de la grappe. Regardez de près et vous verrez des lambeaux de lumière blanche s’en détacher! La grappe agit comme un mélangeur gravitationnel, transformant de nombreuses galaxies individuelles en un seul nuage d'étoiles.

Mais le cluster lui-même n'est que le premier chapitre de l'histoire cosmique révélée ici. Vous voyez ces faibles anneaux et arcs bleus? Celles-ci sont les images déformées d’autres galaxies qui sont très éloignées.

L'immense gravité de la grappe déforme l'espace-temps qui l'entoure. À mesure que la lumière des galaxies lointaines passe, elle est obligée de se plier sous des formes étranges, comme si une loupe déformée déformait et éclairait notre vision d’une bougie éteinte. Fort de notre compréhension de la relativité générale d’Einstein, Hubble utilise le cluster comme un télescope gravitationnel, ce qui nous permet de voir plus loin et plus lentement que jamais. Nous regardons très loin dans le passé pour voir les galaxies telles qu'elles étaient il y a plus de 13 milliards d'années!

En tant que théoricien, je souhaite comprendre le cycle de vie complet des galaxies: comment elles sont nées (petites, bleues, pleines d'étoiles nouvelles), comment elles se développent et, finalement, comment elles meurent (grandes, rouges, se fanant à la lumière d'anciennes étoiles). étoiles). Hubble nous permet de connecter ces étapes. Certaines des galaxies les plus lointaines et les plus éloignées de cette image sont vouées à devenir des galaxies monstres comme celles qui brillent au premier plan. Nous voyons le passé lointain et le présent dans une seule et même image glorieuse.

Cet article a été publié à l'origine dans The Conversation de Tanya Hill avec les auteurs Alan Duffy, Chris Tinney, Fred Watson, Geraint Lewis, Howard E. Bond, James Bullock, Jane Charlton, John Clarke, Kim Vy Tran, Lucas Macri, Michael Drinkwater, Michael JI Brown, Mike Eracleous, Philip Kaaret, Rachel Webster, Roberto Soria et William Kurth. Lisez l'article original ici.