허블 우주 망원경: 사진, 사실 및 역사

허블 우주 망원경

독수리 성운의 창조 기둥에 대한 허블 우주 망원경의 상징적인 모습. (이미지 제공: J. Hester/P. Scowen/ASU/HST/NASA)



1990년에 발사된 이래 허블 우주 망원경(HST)은 대중을 경외하고 영감을 주는 눈부신 이미지를 제공했습니다. 수집된 수십 테라바이트의 데이터는 단순히 예쁜 사진뿐만 아니라 초신성과 성운 사이에 있는 놀라운 사진과 함께 달만큼 가까운 물체에서 가장 멀리 떨어진 은하에 이르기까지 우주에 대한 통찰력을 제공했습니다.



여기에서 우리는 망원경과 그 발견의 역사를 탐구하고 허블에 대한 사실과 궤도를 도는 천문대 최고의 이미지에 대한 링크를 제공합니다.

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허블을 지상에서 내리다

갈릴레오가 1610년 처음으로 망원경을 하늘로 돌렸을 때 그는 오늘날 저렴한 망원경으로 볼 수 있는 토성의 고리를 식별하는 데 어려움을 겪었습니다. 광학의 발전은 결국 과학자들의 행성, 별, 먼 은하에 대한 관점을 향상시켰지만 지구의 대기는 여전히 지상의 관찰자들에게 많은 빛을 차단했습니다. 더 큰 망원경은 더 높은 고도에서 더 얇은 대기가 더 선명한 사진을 허용하는 산 꼭대기에 있었고 지금도 여전히 설치되어 있습니다.

제2차 세계 대전 직후인 1946년, 천문학자 라이먼 스피처(Lyman Spitzer)는 지상 천문대의 한계를 극복할 수 있는 우주 망원경의 발사를 제안했습니다. 이 아이디어가 국립 과학 아카데미(National Academy of Science)가 대형 우주 망원경의 잠재력을 평가하기 위해 과학자 위원회를 구성하는 데 충분한 지원을 받기까지는 수십 년이 더 걸렸습니다. Spitzer가 이끄는 위원회는 1969년에 대형 우주 망원경의 과학적 사용을 설명하고 그 건설을 지지하는 문서를 발표했습니다. NASA를 위해 Gabriel Olkoski가 쓴 망원경의 역사 .

국립 과학 아카데미(National Academy of Science)는 대형 우주 망원경을 현실로 만들 수 있는 유일한 기관인 NASA에 제안을 했습니다. NASA는 이미 어떤 종류의 우주 망원경을 고려하고 있었지만, 그것을 얼마나 크게 만들고 어디서부터 시작할지 결정하지 못했습니다. 1971년, 당시 기관의 행정관 대리였던 George Low는 Large Space Telescope Science Steering Group을 승인했고 NASA는 곧 그 노력을 위한 자금 지원을 위해 의회에 로비를 시작했습니다.



허블 우주 망원경은 수년간의 개발을 거쳤습니다. 여기에서 우주비행사들은 Marshall Space Flight Center에 있는 Neutral Buoyancy Simulator의 무중력 환경에서 망원경 수리를 연습합니다.

허블 우주 망원경은 수년간의 개발을 거쳤습니다. 여기에서 우주비행사들은 Marshall Space Flight Center에 있는 Neutral Buoyancy Simulator의 무중력 환경에서 망원경 수리를 연습합니다.(이미지 제공: NASA/MFSC)

값비싼 프로젝트는 판매가 어려웠고 1975년 하원 세출 소위원회에서 자금 조달이 처음 거부되었습니다. 그런 다음 NASA는 로비 활동을 강화하고 비용을 분담하는 유럽 우주국(European Space Agency)의 승인을 받았습니다. 의회는 결국 1977년 NASA의 대형 우주 망원경 부분에 대한 자금 지원을 승인했습니다.



개발은 거의 즉시 시작되었고 NASA는 망원경을 1983년에 발사할 계획이었지만 여러 생산 지연으로 발사 날짜가 1986년으로 미뤄졌습니다.

그 사이에 대형 우주 망원경은 허블(HST)로 개명되었습니다. 에드윈 허블 , 무엇보다도 우주가 은하수의 경계 너머로 확장되어 있다고 결정한 미국의 천문학자.

HST는 1986년 우주왕복선 챌린저호가 그해 1월 28일 이륙한 지 1분 만에 폭발하여 탑승한 7명의 우주비행사 전원이 사망한 후 다시 한 번 지연되었습니다. 셔틀 비행이 재개되고 NASA가 허블 발사 계획을 다시 시작할 수 있기까지는 2년이 걸렸습니다.

세계 최초의 우주 망원경이 마침내 1990년 4월 24일 우주 왕복선 디스커버리호에 실려 발사되었습니다. 이러한 노력에는 15억 달러가 들었지만 예상과 달리 지속적인 비용이 발생했습니다.

허블 우주 망원경은 NASA에서 배포

허블 우주 망원경은 1990년 4월 25일 NASA의 우주 왕복선 디스커버리호에서 배치되었습니다.(이미지 제공: NASA)

허블의 초기 장비에는 광시야 행성 카메라, 고다드 고해상도 분광기(GHRS), 희미한 물체 카메라(FOC), 희미한 물체 분광기(FOS) 및 고속 광도계가 포함되었습니다.

허블은 즉시 장비 문제를 경험했습니다. 망원경의 이미지는 너무 흐릿해서 거의 쓸모가 없었습니다. 허블의 주경에는 제조 오류로 인한 구면 수차라는 결함이 있었습니다. 결함은 종이 두께의 1/50에 불과한 아주 미세했지만 심각한 이미징 문제를 일으킬 만큼 컸습니다.

NASA가 수리 임무를 수행하기까지 3년이 걸렸습니다. 1993년 12월 2일 우주 왕복선 엔데버호는 5일 간의 우주 유영 기간 동안 7명의 승무원을 태우고 허블을 수리했습니다. 나중에 허블의 가장 유명한 사진을 많이 찍은 WFPC-2(Wide-Field Planetary Camera 2)를 포함한 두 대의 새로운 카메라가 수정 중에 설치되었습니다. 1993년 12월, 허블의 최초의 새로운 이미지가 지구에 도착했고, 그 모습은 숨이 막힐 정도였습니다.

그 이후로 허블은 우리 우주에 대한 전례 없는 정보를 계속 제공하고 전 세계의 호기심 많은 사람들에게 영감을 주었습니다.

허블 우주 망원경으로 촬영한 이 이미지는 6주 주기에 따라 리드미컬하게 밝아지고 어두워지는 세페이드 변광성 RS Puppis를 보여줍니다.

허블 우주 망원경으로 촬영한 이 이미지는 6주 주기에 따라 리드미컬하게 밝아지고 어두워지는 세페이드 변광성 RS Puppis를 보여줍니다.(이미지 제공: NASA/ESA/Hubble Heritage(STScI/AURA)-Hubble/Europe Collab)

허블 사실

허블은 NASA와 유럽우주국(European Space Agency)의 공동 프로젝트다. 다음은 NASA에서 허블을 운영하는 우주 망원경 과학 연구소(Space Telescope Science Institute, STScI)에서 제공한 망원경과 임무에 대한 몇 가지 기본 사실입니다.

망원경 크기:

  • 길이: 43.5피트(13.2미터)
  • 무게: 24,500파운드 (11,110kg)
  • 최대 직경: 4.2m(14피트)

임무 사실:

  • 발사: 1990년 4월 24일, 우주 왕복선 디스커버리(STS-31)에서
  • 배포: 1990년 4월 25일
  • 봉사 임무 1: 1993년 12월
  • 봉사 임무 2: 1997년 2월
  • 봉사 임무 3A: 1999년 12월
  • 봉사 임무 3B: 2002년 2월
  • 봉사 임무 4: 2009년 5월

우주 비행 통계:

  • 궤도: 적도에 대해 28.5도 기울어진 307해리(569km 또는 353마일)의 평균 고도.
  • 한 궤도를 완료하는 데 걸리는 시간: 97분
  • 속도: 17,500mph(28,000km/h)

데이터:

허블은 매주 약 120GB의 과학 데이터를 전송합니다. 그것은 선반에 있는 책의 약 3,600피트(1,097미터)입니다. 사진 및 데이터 모음은 광자기 디스크에 저장됩니다.

힘:

  • 에너지원: 햇빛
  • 메커니즘: 25피트 태양광 패널 2개
  • 전력 사용량: 2,800와트
  • 배터리: 6개의 니켈-수소(NiH), 20개의 자동차 배터리와 동일한 저장 용량

광학:

  • 기본 미러 직경: 2.4m(94.5인치)
  • 기본 미러 무게: 828kg(1,825lb)
  • 보조 미러 직경: 0.3m(12인치)
  • 보조 미러 무게: 12.3kg(27.4lb)

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봉사 임무

허블은 5번 서비스를 받았습니다. 각 서비스 임무의 주요 내용은 다음과 같습니다.

  • 서비스 임무 1 - STS-61, 1993년 12월: 수정 광학 패키지가 설치되었고 광시야 행성 카메라가 광시야 및 행성 카메라 2(내부 광학 보정 시스템 포함)로 교체되었습니다. 컴퓨터가 업그레이드되었습니다. 우주 비행사는 또한 태양 전지판, 자이로스코프, 자력계, 컴퓨터 및 기타 장비를 교체했습니다.
  • 서비스 임무 2 - STS-82, 1997년 2월: 우주 비행사는 GHRS와 FOS를 대체하는 STIS(Space Telescope Imaging Spectrograph)와 NICMOS(Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer)를 설치했습니다. NICMOS의 예상치 못한 문제로 인해 예상 수명이 초기 예상의 절반 미만인 2년으로 단축되었습니다.
  • 정비 임무 3A - STS-103, 1999년 12월: 세 번째 정비 임무는 허블에서 6개의 자이로스코프(포인팅 장치) 중 3개가 실패한 후 두 부분으로 분할되었습니다. 3A가 이륙하기 불과 몇 주 전에 네 번째 자이로스코프가 고장나서 망원경이 관측을 위한 올바른 방향을 가리킬 수 없게 되었습니다. 3A는 다른 작업 중에서 모든 자이로스코프, 미세 유도 센서 및 컴퓨터를 교체했습니다. 이 임무는 수리가 완료된 직후 허블을 서비스에 복귀시켰습니다.
  • Servicing Mission 3B - STS-109, 2002년 3월: 이 임무는 Advanced Camera for Surveys(FOC 교체)를 설치하고 NICMOS를 수리하고 태양열 어레이를 교체했습니다.
  • 서비스 임무 4 - STS-125, 2009년 5월: 이 임무는 원래 2005년 2월로 예정되어 있었지만, NASA는 컬럼비아 셔틀이 발사 중 손상되고 2003년 재진입 중 파손되어 7명의 우주비행사를 사망시킨 후 취소했습니다. 허블은 국제 우주 정거장과 다른 궤도에 있습니다. 이륙 시 셔틀이 손상되면 비상시 우주비행사들이 후퇴할 수 있는 안전한 피난처가 없었습니다. 그러나 의회, 과학계 및 대중의 항의에 따라 허블 임무가 복원되어 2008년으로 예정되었습니다. 허블의 데이터 처리 장치 중 하나가 실패했을 때 임무도 2009년으로 연기되어 이에 대한 교체 부품도 포함되었습니다. . Mission 4의 우주비행사들은 여러 시스템을 수리하거나 교체하고 두 개의 새로운 장비인 Wide Field Camera 3과 Cosmic Origins Spectrograph를 설치했습니다.

2009년 수리 임무에 우주비행사들을 데려온 셔틀 아틀란티스의 창을 통해 허블 우주 망원경의 모습.

2009년 수리 임무에 우주비행사들을 데려온 셔틀 아틀란티스의 창을 통해 허블 우주 망원경의 모습.(이미지 제공: NASA)

허블 발견

허블의 높은 원근법과 고급 광학 기술을 통해 이전의 지상 기반 광학 장치가 볼 수 있는 것보다 더 멀리 볼 수 있습니다. 빛은 먼 거리를 이동하는 데 시간이 걸리기 때문에 HST의 범위는 타임 머신 ; 멀리 떨어진 물체에서 보는 빛은 그 물체가 빛을 떠났을 때 그 물체가 어떻게 나타났는지 보여줄 뿐이지 오늘날에는 어떻게 보이는지 보여주지 않습니다. 따라서 지구에서 250만 광년 떨어진 안드로메다 은하는 250만 년 전의 모습으로 보입니다.

이 이미지는 녹색 원으로 표시된 원시 왜소은하 후보를 보여줍니다. 오른쪽에 있는 세 개의 확대 사진은 허블의 한계에 있는 여러 왜성 물체를 보여줍니다.

이 이미지는 녹색 원으로 표시된 원시 왜소은하 후보를 보여줍니다. 오른쪽에 있는 세 개의 확대 사진은 허블의 현재 기기 능력의 한계에 있는 여러 왜성 물체를 보여줍니다. Hubble UDF는 남쪽 별자리 Fornax 방향으로 하늘의 작은 영역입니다. 가장 희미한 물체는 육안으로 볼 수 있는 별 밝기의 40억분의 1 미만입니다.(이미지 제공: NASA, ESA, R. Windhorst(Arizona State University) 및 H. Yan(Spitzer Science Center, Caltech))

그리고 허블을 사용하면 다른 방법으로는 전혀 볼 수 없는 먼 물체가 드러납니다.

예를 들어, 천문학자들이 1995년에 HST를 큰곰자리의 텅 빈 것처럼 보이는 부분으로 가리켰을 때, 그들은 다른 망원경으로 감지할 수 없을 만큼 너무 멀리 떨어져 있는 3,000개 이상의 은하의 이미지를 포착했습니다. (이것은 나중에 허블 딥 필드라고 불렸습니다). 일부 은하들은 너무 어려서 아직 본격적인 별 형성을 시작하지 않았습니다. 같은 지역의 다른 심층 관찰이 수행되었으며 매번 우주를 더 깊이 들여다 보았습니다. 이것을 Hubble Ultra-Deep Field(2004년 출시)와 Hubble eXtreme Deep Field(2012년 출시)라고 불렀습니다.

초기 우주를 관찰하는 것 외에도 허블은 천문학자들이 빅뱅 이후 얼마나 많은 시간이 흘렀는지 측정하는 데 도움을 주었습니다. A로 알려진 특별한 종류의 맥동하는 별을 측정함으로써 세페이드 변수 , 그들은 우주의 나이를 HST 이전의 100억에서 200억 년 범위에서 보다 정확한 137억 년으로 좁힐 수 있었습니다.

허블은 또한 어린 별을 형성하는 먼지 구름에서 오래 전에 폭발한 별의 시체와 그 사이에 있는 별의 진화 단계에 따라 개별 별을 조사합니다. 그것은 우리 은하인 우리 은하의 외부와 이웃인 마젤란 성운과 안드로메다 은하까지 들여다볼 수 있었습니다.

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별보다 더 보기 힘든 것은 다른 태양을 공전하는 행성입니다. 그러나 2008년 허블은 포말하우트 b 행성의 사진을 촬영했는데, 이는 처음으로 외계 행성이 가시광선으로 직접 촬영된 것입니다. 그러나 대부분의 행성은 사진을 찍기가 더 어렵습니다. 다른 행성에 대한 HST의 작업은 대부분 태양 앞을 지나갈 때 대기를 감지하는 방식을 통해 이루어집니다. 대기는 별에서 오는 빛을 걸러내고 허블은 변화를 기록합니다.

허블은 대부분의 시간을 지구에서 광년을 바라보며 보낼지 모르지만, 때때로 우리 태양 주위를 여행하는 행성을 촬영하는 데 시간이 걸립니다. 목성, 토성, 명왕성까지 촬영한 고해상도 이미지는 행성을 도는 행성 탐사선을 통해서만 얻을 수 있는 통찰력을 제공할 수 있습니다. HST의 이미지를 통해 지구의 과학자들은 행성의 대기와 표면의 변화를 모니터링할 수 있습니다. 혜성 슈메이커-레비(Shoemaker-Levy)가 1994년 목성에 충돌했을 때 허블은 치명적인 충돌을 사진에 담았습니다. 그 여파는 가스 거인의 대기에 대해 많은 것을 드러냈습니다.

또한, 허블은 목성의 위성인 달 유로파에서 분출하는 물줄기처럼 보이는 것을 보았습니다. 망원경은 2014년 3월에 초기 관측을 한 후 2016년 2월 같은 위치에서 후속 후보 기둥을 보았습니다.

20년 이상 궤도에서 허블은 과학자들에게 행성, 은하, 전체 우주에 대한 더 큰 이해를 제공했습니다. 가장 놀라운 허블 발견 및 연구 프로젝트:

  • 신비한 암흑 물질의 3D 지도 만들기.
  • 명왕성의 두 위성인 닉스와 히드라를 발견합니다.
  • 우주의 팽창 속도를 결정하는 데 도움이 됩니다.
  • 거의 모든 주요 은하가 블랙홀에 의해 고정되어 있음을 발견했습니다.
  • 우주의 나이를 정제하는 데 도움이 됩니다.

최근 허블 발견

다음은 지난 몇 년 동안 허블이 발견한 몇 가지 추가 하이라이트입니다.

장엄한 허블 사진

아래는 허블이 촬영한 최고의 이미지 중 일부입니다.

이것에서 더 많은 것을 찾으십시오 멋진 허블 사진 갤러리 .

물병자리에 있는 행성상 성운인 나선 성운(Helix Nebula)

물병자리에 있는 행성상 성운인 나선 성운은 '신의 눈'으로도 알려져 있습니다.(이미지 제공: NASA, ESA 및 C.R. O'Dell(Vanderbilt University))

R136이라고 불리는 이 거대하고 젊은 항성 그룹은 겨우 몇 백만 년 전이며 우리 은하의 위성 은하인 대마젤란 성운의 격렬한 별 탄생 지역인 30 Doradus Nebula에 있습니다.

R136이라고 불리는 이 거대하고 젊은 항성 그룹은 겨우 몇 백만 년 전이며 우리 은하의 위성 은하인 대마젤란 성운의 격렬한 별 탄생 지역인 30 Doradus Nebula에 있습니다.(이미지 크레디트: NASA, ESA 및 F. Paresce(INAF-IASF, 볼로냐, 이탈리아), R. O'Connell(버지니아 대학교, Charlottesville) 및 광시야 카메라 3 과학 감독 위원회)

허블 우주 망원경은 우주 기반 천문대에서 수집한 가장 큰 이미지 중 하나에서 게 성운을 가장 자세히 포착했습니다.

허블 우주 망원경은 우주 기반 천문대에서 수집한 가장 큰 이미지 중 하나에서 게 성운을 가장 자세히 포착했습니다.(이미지 제공: NASA/ESA 및 Jeff Hester(아리조나 주립대학교).)

허블은 줄무늬를 바꾸는 목성을 포착합니다. 높고 낮은 고도의 구름은 위치를 바꾸면서 모양과 색상을 변경합니다.

허블은 줄무늬를 바꾸는 목성을 포착합니다. 높고 낮은 고도의 구름은 위치를 바꾸면서 모양과 색상을 변경합니다.(이미지 제공: NASA, ESA, A. Simon-Miller(NASA Goddard 우주 비행 센터), A. Sánchez-Lavega, R. Hueso 및 S. Pérez-Hoyos(바스크 지방 대학), E. Garcí ;a-Melendo(스페인, Esteve Duran 천문대 재단) 및 G. Orton(제트 추진 연구소))

허블은 구상성단 M13에서 움직이는 수십만 개의 별을 순간적으로 포착합니다.

허블은 구상성단 M13에서 움직이는 수십만 개의 별을 순간적으로 포착합니다.(이미지 제공: NASA, ESA 및 Hubble Heritage Team(STScI/AURA))

자외선에 토성의 고리 – 태양계에서 가장 잘 알려진 고리에 대한 새로운 시각. 출처: NASA 및 E. Karkoschka(아리조나 대학교)

허블 울트라 딥 필드 – HST는 어두운 하늘을 응시하면서 지구 표면에서 보이지 않는 10,000개 이상의 초기 은하를 발견했습니다. 제공: NASA, ESA, R. Windhorst(아리조나 주립 대학) 및 H. Yan(Spitzer Science Center, Caltech)

은하가 충돌할 때 – 두 개의 충돌하는 은하가 긴 꼬리의 고리 모양의 은하를 생성했습니다. 출처: NASA, ESA, Hubble Heritage(STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration 및 A. Evans(버지니아 대학교, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University)

천왕성의 달 – 달인 Ariel이 태양 앞을 지나갈 때 HST가 일식을 포착합니다. 출처: NASA, ESA, L. Sromovsky(University of Wisconsin, Madison), H. Hammel(우주 과학 연구소) 및 K. Rages(SETI)

허블은 극지방에서 붉은 행성의 먼지 폭풍의 이미지를 캡처합니다. 출처: NASA, James Bell(코넬 대학), Michael Wolff(우주 과학 연구소) 및 The Hubble Heritage Team(STScI/AURA)

별의 죽음에서 나타난 나비 – 먼지와 가스를 방출하는 죽어가는 별이 아름다운 행성상 성운을 만들었습니다. 출처: NASA, ESA 및 Hubble SM4 ERO 팀

초음속 충격파에서 우주 진주 – 1987년 초신성에서 방출된 충격파가 이제 별 주위의 먼지 및 가스와 충돌하여 고리를 가열하고 빛나게 합니다. 출처: NASA, P. Challis, R. Kirshner(Harvard-Smithsonian 천체 물리학 센터) 및 B. Sugerman(STScI)

은하계 가스 거품 – 은하 NGC 3079의 중심에 있는 가스 거품이 평평한 원반 위로 솟아오릅니다. 크레딧: NASA, Gerald Cecil(노스캐롤라이나 대학교), Sylvain Veilleux(메릴랜드 대학교), Joss Bland-Hawthorn(앵글로-오스트레일리아 천문대), Alex Filippenko(캘리포니아 버클리 대학교).

용골 에타 – 덤벨 폭발 – 용골자리 에타의 양쪽에서 폭발하는 먼지와 가스가 놀랍도록 자세하게 표시됩니다. 100억 마일에 불과한 구조물은 별들이 아주 멀리 떨어져 있음에도 불구하고 관찰할 수 있습니다. 출처: Jon Morse(콜로라도 대학교) 및 NASA

고리 성운 – 죽어가는 별이 먼지와 가스를 제거하여 가장 유명한 행성상 성운을 만들었습니다. HST는 가스 링의 가장자리에 묻혀 있는 어두운 물질 덩어리를 드러내고 죽어가는 별은 중앙에 숨어 있습니다. 출처: 허블 헤리티지 팀(AURA/STScI/NASA)

베스타 여행 준비 – HST가 촬영한 이미지는 천문학자와 엔지니어가 소행성 베스타와 원시행성 세레스에 대한 NASA의 새벽 임무를 계획하는 데 도움이 되었습니다. Vesta 크레딧: NASA; ESA; L. McFadden과 J.Y. 리(메릴랜드 대학교, 칼리지 파크); M. Mutchler 및 Z. Levay(볼티모어 우주 망원경 과학 연구소); P. Thomas (코넬 대학교); J. Parker 및 E.F. Young(Southwest Research Institute); 그리고 C.T. Russell 및 B. Schmidt(캘리포니아 대학교, 로스앤젤레스). Ceres 크레딧: NASA; ESA; J. Parker(사우스웨스트 연구소); P. Thomas (코넬 대학교); L. McFadden(메릴랜드 대학교, 칼리지 파크); 및 M. Mutchler 및 Z. Levay(우주 망원경 과학 연구소)

아원자 입자의 흐름 – 전자 및 기타 아원자 입자는 은하 M87의 중심에 있는 블랙홀에서 흐릅니다. 출처: NASA 및 The Hubble Heritage Team(STScI/AURA)

제화공 레비 타박상 목성 – 혜성 슈메이커-레비(Shoemaker-Levy)가 1994년에 목성을 공격했을 때, 목성은 행성에 흔적을 남겼습니다. 출처: 허블 혜성 팀과 NASA.

추가 리소스:

이 기사는 guesswhozoo.com 참조 편집자 Kimberly Hickok에 의해 2020년 4월 20일에 업데이트되었습니다.