Hubble, das Weltraumteleskop Seit mehr als 30 Jahren unser Auge im All
Hubble verwöhnt uns seit 1990 mit fantastischen Aufnahmen aus den Tiefen des Alls. Das Weltraumteleskop hat uns heiße Sonnen und explodierende Supernovas ins Wohnzimmer geholt. Seine Zeit geht zwar langsam zu Ende. Doch vielleicht kriegt es nochmal einen Schubs.
Am 24. April 1990 machte sich das Hubble-Teleskop an Bord der Raumfähre Discovery daran, den Weltraum zu erobern. Einen Tag darauf wurde Hubble bereits im Orbit ausgesetzt. Viele Tausend Male umrundete es seither die Erde, nahm dabei zigtausende Objekte ins Visier und hielt sie auf Millionen Fotos fest. Hubble hat mehr als 13 Milliarden Lichtjahre tief ins All geschaut und damit weit in die kosmische Vergangenheit.
Hubbles Zeit geht nach mehr als drei Jahrzehnten im All langsam zu Ende. Sein Nachfolger, das James Webb-Teleskop, ist seit Anfang 2022 erfolgreich am Werk. Doch noch ist für Hubble nicht Schluss.
NASA und SpaceX prüfen, ob sie Hubbles Zukunft noch einmal sichern können
Die NASA hat keinerlei Ambitionen, nochmals eine Service-Mission zu Hubble zu schicken, wie zuletzt im Jahr 2009. Hubble-Missionen sind zu teuer und zu riskant. Doch zusammen mit dem privaten Weltraumunternehmen SpaceX prüft die NASA, ob man Hubble nochmal auf eine höhere Umlaufbahn bringen könnte. Für Hubble wäre das überlebenswichtig, denn das Weltraumteleskop sackt ganz langsam ab auf eine immer niedrigere Umlaufbahn. Wird das nicht regelmäßig korrigiert, muss die NASA Hubble irgendwann gezielt zum Absturz bringen.
Das All durch Hubbles Augen
Neues Bild vom Carinanebel 2022 Der Carinanebel ist eines der bekannesten Motive, die Hubble fotografiert hat. Immer wieder macht das Weltraumteleskop Aufnahmen von NGC 3372, hier nur ein Detail des Nebels.
Hubbles erstes Bild
Das erste Bild des Weltraumteleskops Hubble
Zum ersten Mal "klick" machte es am 20. Mai 1990: Hubble schoss sein erstes Foto, das allerdings wenig beeindruckend war. Sollte es auch gar nicht sein - es war nur der erste Test der Optik, das sogenannte "First Light" des Teleskops. Der Schock war trotzdem groß: Hubbles 2,4 Meter großer Hauptspiegel war fehlerhaft und die Bildqualität daher eben nicht besser als bei bodengebundenen Teleskopen.
Austauschen ließ er sich nicht, doch zumindest war Hubble - bis dahin einmalig in der Raumfahrtgeschichte - so gebaut, dass es im All repariert werden konnte. Und so bekam Hubble 1993 eine Brille verpasst, in Form eines speziellen optischen Systems, und liefert seither scharfe und beeindruckende Bilder.
Hubbles Bilder sind für die Öffentlichkeit allerdings meist nachbearbeitet. Unsichtbares UV- und Infrarot-Licht wird zum Beispiel in Farben dargestellt, die das menschliche Auge wahrnehmen kann. Wissenschaftler arbeiten dagegen meist mit den Rohdaten, die Hubble zur Erde sendet.
Der Carinanebel - ein berühmtes Hubble-Foto
Jede Woche sendet das Observatorium rund 150 Gigabyte Daten zur Erde. Mehr als 19.000 wissenschaftliche Veröffentlichungen sind zu seinen Beobachtungen bislang erschienen (Stand: Januar 2023). Hubbles Hauptaufgabe ist dabei nicht, uns hübsche Bilder zu schicken, sondern gezielt für verschiedene Forschungsprojekte bestimmte Stellen im All genau anzusehen. Diese Forschungszeit Hubbles ist sehr gefragt und muss lange im Voraus von den forschenden Institutionen gebucht werden.
Hubble-Teleskop ist so groß wie ein Schulbus
Weltraumteleskop Hubble
Das Hubble Space Telescope (HST) ist ein ziemlicher Koloss: Mit einer Länge von mehr als 13 Metern und einem Gewicht von rund elf Tonnen ist es etwa so groß wie ein Schulbus - der mit 28.000 Kilometern pro Stunde um die Erde rast und dabei das All erkundet: Rund 600 Kilometer weit draußen, um mit seinen hochauflösenden Kameras einen möglichst klaren Blick in die unendlichen Weiten zu haben.
Hubble, Kind von NASA und ESA
Galaxie NGC 2336
Hubble hat verändert, wie wir den Kosmos wahrnehmen, ferne Galaxien und explodierende Sonnen bis in die Wohnzimmer gebracht. Für Astronomen und Astrophysiker liefert das Teleskop, das aus der Zusammenarbeit von NASA und ESA entstanden ist, Einblicke in bislang unbekannte Welten und bringt sie den Geheimnissen des Alls näher.
Beliebtes Bildmotiv
Der Katzenaugennebel
Der Katzenaugennebel ist eines der schönsten Bildmotive Hubbles, zu dem er immer wieder zurückkehrt: eine bizarre Skulptur aus Gas und Staub, gebildet von einem sterbenden Stern. NGC 6543, wie der Nebel offiziell katalogisiert ist, ist ein alter Bekannter - er war einer der ersten Planetarischen Nebel, die überhaupt entdeckt wurden. Dennoch ist er bis heute immer wieder für Überraschungen gut. Bereits 1994 erkannte man, dass sich der Nebel fortlaufend verändert: Er dehnt sich aus, wird dabei immer durchsichtiger und zeigt neue Strukturen.
Hubble-Mission wäre beinahe schon 2005 beendet worden
Raumfähre Atlantis
Hubble ist inzwischen überraschend lange am Werk. Schon vor Jahrzehnten ist das Teleskop nur knapp dem Tod entkommen: 2005 bereits wollte die NASA das kränkelnde Oberservatorium gezielt zum Absturz bringen. Doch 2009 wurde Hubble noch einmal für die Zukunft fit gemacht: Ihm kam das US-Shuttle Atlantis mit sieben Astronauten an Bord zuhilfe.
"Hubble muss man einfach mal in den Arm nehmen", meinte der Chefmechaniker der damaligen Reparaturmission 2009. Und drückte in der Wortwahl aus, wie beliebt Hubble zu der Zeit war. Denn da gab es längst nicht so viele Weltraum- und Riesenteleskope wie jetzt.
Letzte bemannte Reparatur-Mission
Der Omega-Nebel
In einer wohl letzten Reparaturmission erhielt das Teleskop neue Batterien, Ersatzteile für zwei kaputte Kameras, eine ganz neue Kamera und neue Gyroskope, die für den richtigen Schwung sorgen und die Lage des Teleskops stabil halten. Das Teleskop hat es sogleich mit gestochen scharfen, äußerst farbenprächtigen Bildern gedankt. Weiterere bemannte Missionen zu dem Weltraumteleskop sind nicht geplant. Hubble muss also seither mit dem auskommen, was das Teleskop an funktionsfähigem Gerät an Bord hat.
Der Krebsnebel
Wie lange Hubble noch fliegen wird, ist unklar, es gibt derzeit jedenfalls keine konkreten Pläne für ein Ende des Betriebs, sagt die NASA. Die ursprünglich geplanten zehn Jahre Betriebszeit hat Hubble jedenfalls weit übertroffen. Ob das klappt, steht aber noch in den Sternen, denn der Zahn der Zeit nagt etwas an Hubble: Das Teleskop versetzt sich in jüngster Zeit immer wieder mal in den Safe Mode, weil Geräte Fehlermeldungen liefern.
Der Namenspatron des Weltraumspähers
Edwin Hubble
Edwin Hubble
Hubble trägt seinen Namen zu Recht: Wie sein Namenspatron Edwin Hubble späht es fremden Galaxien hinterher, sucht in immer weiteren Fernen und kommt damit dem Anfang der Welt näher. Inzwischen haben Astronomen auf Hubble-Aufnahmen das Licht von Galaxien entdeckt, die wohl unmittelbar nach dem Urknall entstanden sind.
Leben
Edwin Powell Hubble wurde 1889 in Missouri geboren und gilt als einer der bedeutendsten Astronomen des 20. Jahrhunderts. Moderne Astrophysiker reihen ihn unter die großen Revolutionäre unseres Weltbildes ein: Kepler, Kopernikus, Galileo - und Hubble.
Hubble entdeckte, dass sich das Universum ständig ausdehnt. Damit war es vorbei mit der kosmischen Ruhe: Bis dahin hatte man geglaubt, dass die Sterne seit unendlichen Zeiten ihre immer gleichen Bahnen durch das Weltall ziehen. Durch Hubble bekam der Kosmos Geschichte - einen Anfang und ein Ende.
Hubbles Leidenschaft gehörte jedoch nicht nur der Astronomie, er studierte auch Physik, Mathematik, Chemie, Französisch, Griechisch, Latein und Jura. Er starb am 28. September 1953.
Errungenschaft I
Auf der Jahreskonferenz der Amerikanischen Astronomischen Gesellschaft im Jahr 1914 debattierten die Forscher über die seltsamen Nebel jenseits der Milchstraße, die schon seit dem 18. Jahrhundert die Astronomen beschäftigten. Man hatte entdeckt, dass die Nebel nicht stillstanden, sondern durchs All schweben.
Hubble beschloss, seine Doktorarbeit über diese Nebel zu schreiben. Und er machte dabei zwei Entdeckungen, die im All keinen Stern auf dem anderen ließen:
Zunächst fand Hubble im Jahr 1923 heraus, dass die geheimnisvollen Nebel fremde Galaxien waren und vergrößerte so das bekannte Weltall auf einen Schlag um ein Vielfaches. Bis dahin war nicht geklärt gewesen, ob das Universum größer ist, als unsere Milchstraße. Seitdem ist sie noch eine Galaxie unter vielen.
Errungenschaft II
Hubble erkannte auch, wie man die Geschwindigkeit der fernen Galaxien messen kann: anhand der Farbe ihres Lichts. Lichtwellen sind mit akustischen Wellen vergleichbar. Bei der Sirene eines vorbeifahrenden Feuerwehrautos werden die Wellen verkürzt, wenn sich die Quelle dem Beobachter nähert, und verlängert, wenn sich die Quelle entfernt. Rast die Sirene auf uns zu, klingt sie hoch - entfernt sie sich, klingt sie tiefer.
Hubble übertrug 1929 diesen Effekt auf die Galaxien: Entfernen sie sich von uns, werden ihre Lichtwellen auf dem Weg zu uns gedehnt. Dadurch verschiebt sich ihre Farbe in den roten Bereich des Farbspektrums, in den Bereich der langen Wellen. Diesen Effekt nennt man die sogenannte "Rotverschiebung" oder "Redshift" von Galaxien.
Konstante
Mithilfe der Rotverschiebung entdeckte Hubble eine absolute Regelmäßigkeit in der Bewegung der Galaxien. Er fand heraus, dass sich die Galaxien umso schneller entfernen, je weiter sie von uns weg sind. Diese sogenannte Hubble-Konstante ist noch heute gültig und erschütterte die damalige Astronomie: Was Hubble damit entdeckt hatte, war die beständige Ausdehnung des Universums! Wie die Rosinen in einem Hefeteig bewegen sich die Galaxien mit der Expansion des Universums immer weiter und schneller auseinander. Eine der zentralen Aufgaben des Hubble-Teleskops war es übrigens, diese Konstante genau zu bestimmen.
Der Umkehrschluss aus der Ausdehnung: Wenn das Universum kontinuierlich expandiert, müssen am Anfang alle Galaxien dicht beisammen gewesen sein - an einem unendlich kleinen Punkt, der unendlich dicht und unendlich heiß war: der Urknall. Edwin Hubble selbst sprach noch nicht vom Urknall, doch ist die Urknalltheorie bis heute die plausibelste Konsequenz aus Hubbles Entdeckung.
Formel
Die Flucht-Geschwindigkeit einer Galaxie steht in linearer Beziehung zu ihrer Entfernung zu uns. Als Formel heißt das:
Geschwindigkeit = H x Entfernung
Die Hubble-Konstante H beträgt dabei rund 75 km/s pro MPC (1 Megaparsec entspricht etwa 30 Trillionen Kilometer).
Nachfolger James Webb-Teleskop
Die Ablösung für Hubble ist bereist am Werk: Ende 2021 wurde das James Webb-Weltraumteleskop (JWST), einer Kooperation von NASA, ESA und der kanadischen Weltraumagentur CSA, ins All gebracht, seit Januar 2022 begeistert es mit seinen Aufnahmen, die es hauptsächlich im Infrarotbereich sammelt. Benannt ist es nach James Webb, der von 1961 bis 1968 NASA-Direktor war.
Eure eigenen Bilder der fernen Objekte im All
Deutlich in der Bildmitte zu sehen: Der Pelikannebel (IC 5070). Links darüber ist der Nordamerikanebel (NGC 7000) zu sehen. Beide Nebel befinden sich im Sternbild Schwan (Cygnus). Aufgenommen hat die beiden zarten Gebilde Dieter Kohlruss.