Im Dezember 2023 schloss das Hubble-Weltraumteleskop sein größtes Programm seit seinem Start im Jahr 1990 ab. Im Rahmen dieses Programms beobachtete das Teleskop über einen Zeitraum von drei Jahren 500 einzelne Sterne, und Wissenschaftler sind nun bereit, sich mit diesem kosmischen Osterei voller Daten zu befassen.
Die umfassende Durchmusterung des Hubble-Teleskops wird als Ultraviolet Heritage Library of Young Stars as Baseline Standards oder ULLYSES bezeichnet. Die Betreiber von ULLYSES betrachteten Hubble als das einzige aktive Teleskop, das in der Lage war, ein solch bahnbrechendes Unterfangen zu leisten.
Allerdings werden diese Ultraviolett-Beobachtungsbehandlungen über die Osterfeiertage hinaus fortgesetzt und die Forscher noch jahrzehntelang beschäftigen, da sie neue Einblicke in die Sternentstehung und -entwicklung sowie den Einfluss von Sternen auf ihre Umgebung liefern.
„Ich glaube, dass das ULLYSES-Projekt transformativ sein und Auswirkungen auf die Astrophysik im Allgemeinen haben wird, von Exoplaneten über die Auswirkungen massereicher Sterne auf die Entwicklung von Galaxien bis hin zum Verständnis der frühen Stadien des sich entwickelnden Universums“, sagte Julia Roman-Duval, Leiterin von ULLYSES Implementierungsteam am Weltraumteleskop. Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, Das sagte er in einer Erklärung. „Abgesehen von den spezifischen Zielen des Programms können Sterndaten auch in Bereichen der Astrophysik auf eine Weise genutzt werden, die wir uns noch nicht vorstellen können.“
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Das ULLYSES-Team nutzte das Hubble-Teleskop, um zunächst 220 Sterne zu untersuchen, und durchsuchte dann das Archiv des Weltraumteleskops, um Beobachtungen von weiteren 275 Sternen abzurufen. Die Forscher kombinierten auch Daten über die Sterne von einer Vielzahl anderer Weltraumteleskope und bodengestützter Observatorien.
Der vollständige ULLYSES-Datensatz besteht aus Sternspektren, die Informationen über die Temperatur, die chemische Zusammensetzung und die Rotationsgeschwindigkeit jedes Sterns enthalten.
Hubble und Ulysses sehen Rot (und Blau)
Von besonderem Interesse für das ULLYSES-Team sind ultraheiße, massereiche blaue Sterne, die eine Million Mal heller werden können als unsere Sonne. Diese leuchtenden Sterne leuchten stark im ultravioletten Licht, was bedeutet, dass Hubble sie leicht erkennen kann.
Massive blaue Sterne leben schnell und sterben jung, verbrennen schnell den für die Kernfusion benötigten Brennstoff und bilden „Metalle“, den Begriff, den Astronomen verwenden, um Elemente zu beschreiben, die schwerer als Wasserstoff und Helium sind. Wasserstoff und Helium sind die beiden Elemente, die Sterne am häufigsten zu Beginn ihres Lebens bilden.
Sternspektren massereicher blauer Sterne können Details über die Geschwindigkeit der starken Sternwinde offenbaren, die von ihnen ausströmen. Nachdem massereiche Sterne in Supernova-Explosionen explodiert sind, sind es diese Sternwinde, die die von diesen Sternen gebildeten Elemente zerstreuen. Die Elemente breiten sich dann im gesamten Universum aus. Daher wäre das Verständnis dieser Winde ein großer Schritt zum Verständnis der galaktischen Verteilung der schweren Elemente, die die Bausteine für die nächste Generation von Sternen und Planeten werden. Diese Elemente könnten schließlich auch die Grundlage des Lebens im Universum werden.
Aufgrund dieses Dispersionsprozesses enthält jede nachfolgende Sterngeneration eine größere Konzentration an Metallen als die vorherige Generation. Die erste Sterngeneration entstand, als die Mehrheit der Atome im Universum aus Wasserstoff und etwas Helium bestand, und gilt als „metallarm“, während nachfolgende Sterngenerationen, einschließlich der Sonne, „metallreich“ sind.
Ulysses und Hubble zielten auf blaue Sterne in Galaxien in der Nähe der Milchstraße, die scheinbar metallarm sind. Somit können diese Sterne als Stellvertreter für ältere Sterne dienen und Wissenschaftlern dabei helfen, Sterne zu untersuchen, die im entstehenden Universum existierten und sich jetzt außerhalb des Bereichs befinden, in dem wir tiefe Details leicht erkennen können.
„Die ULLYSES-Beobachtungen sind ein Ausgangspunkt für das Verständnis dieser ersten Sterne, ihrer Winde im Universum und wie sie die Entwicklung ihrer jungen Muttergalaxie beeinflussen“, sagte Romain Duval.
Am anderen Ende des Farb- (und Größen-) Spektrums konzentrierte sich das ULLYSES-Projekt auch auf junge Sterne, die kühler, kleiner und röter als die Sonne sind. Diese Sterne befinden sich auch in der Nähe der Erde, in aktiven Sternentstehungsgebieten der Milchstraße.
Während ihrer Gründungsjahre, als sie Masse aus den sie umgebenden Gas- und Staubscheiben sammelten, erzeugten diese jungen roten Sterne Turbulenzen in ihren Systemen, indem sie ultraviolette Strahlung und hochenergetische Röntgenstrahlung aussendeten. Dies hätte Auswirkungen auf die planetenbildenden Scheiben um diese Sterne und darauf, ob die Planeten, die letztendlich um diese Sterne herum entstehen, bewohnbar sein könnten.
Für ULLYSES gesammelte Hubble-Beobachtungen könnten Wissenschaftlern helfen, die Prozesse besser zu verstehen, durch die diese jungen Sterne Materie aus ihrer Umgebung ansammeln, um die Masse anzusammeln, die für die Katalyse der Kernfusion von Wasserstoff zu Helium erforderlich ist. Der Beginn dieses Prozesses würde den jungen Stern zu einem vollwertigen Stern machen.
Dies könnte auch den Einfluss dieser Sterne auf die sie umgebenden Scheiben offenbaren, die schließlich Planeten bilden werden. Somit könnte eine Umfragestudie Wissenschaftlern helfen, besser zu verstehen, welche Systeme für die Suche nach Leben am besten geeignet sind.
„ULLYSES war ursprünglich als Beobachtungsprogramm mit Hubbles empfindlichem Spektrometer konzipiert. Das Programm wurde jedoch durch koordinierte und zusätzliche von der Gemeinschaft durchgeführte Beobachtungen mit anderen boden- und weltraumgestützten Observatorien erheblich verbessert“, sagte Romain Duval. „Diese breite Abdeckung ermöglicht es Astronomen, das Leben von Sternen in beispielloser Detailtiefe zu untersuchen und ein umfassenderes Bild der Eigenschaften dieser Sterne und ihrer Auswirkungen auf ihre Umgebung zu zeichnen.“
Noch bevor die ULLYSES-Daten neue Einblicke in das Leben von Sternen und ihrer Umgebung liefern, zeigt diese Umfrage, dass Hubble auch nach mehr als drei Jahrzehnten kosmischer Beobachtungen immer noch bahnbrechende wissenschaftliche Erkenntnisse liefert.
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