Fotografie galaktické kupy Abell 370 vyfocená Hubbleovým vesmírným dalekohledem ukazuje, jak gravitační čočkování umožňuje zobrazovat vzdálené objekty ve vysokém rozlišení. Mezinárodní tým astronomů analyzující data z HST a dalších teleskopů objevil ve snímcích z let 2010-2016 dlouhou řadu zajímavých jevů včetně tří etap vyvíjející se supernovy, které díky gravitační čočce dorazily na optiku dalekohodu současně přesně různě dlouhými trasami. Velikost umírající hvězdy byla podle jasnosti a rychlosti chladnutí supernovy až 500× větší než Slunce, a teplota postupně klesala, což je na barevném panelu D patrné červenou barvou pro chladnější a modrou pro teplejší fázi. Samotná kupa leží 5 miliard světelných let od Země a je známá vysokou četností gravitačních čoček, které předpověděl Einstein ve své všeobecné teorii relativity. Čočky fungují díky gravitačnímu působení hmotného objektu, v tomto případě galaxie, která svým obrovským gravitačním polom ohýbá a zesiluje světlo objektů za ní. S pomocí gravitačních čoček lze lepším způsobem pozorovat vzdálené objekty.
Hubbleův teleskop je jedním z nejsilnějších nástrojů moderní astronomie, a jeho mise ukazují, že vesmír je možné zkoumat napříč širokým spektrem vlnových délek. V rámci programu Frontier Fields byla vytvořena série hlubokých polí, která využívají gravitační čočkování ke zvýšení efektivní plocha zachyceného světla a umožňují pozorovat i velmi vzdálené galaxie. Každé z těchto polí je kombinací paralelních oblastí a hlubokých záběrů, které umožňují mapovat rozložení temné hmoty a zkoumat rané éry vesmíru. Zdroje z kosmických teleskopů, včetně HST a Spitzeru, jsou kombinovány pro dosažení co největší citlivosti v IR i viditelné oblasti.
Hubbleův vesmírný dalekohled byl spuštěn na oběžnou dráhu Země v dubnu 1990 a od té doby prošel několika servisními misemi, které prodloužily jeho životnost a zlepšily kvalitu snímků. První opravná mise COSTAR v roce 1993 a pozdější upgrady ACS a WFPC2 posunuly rozlišení a rozsah zorného pole na novou úroveň. ACS a NICMOS poskytují široké spektrum od viditelného světla po infračervené záření, STIS zajišťuje spektroskopii a COS pracuje v ultrafialovém oboru. Při provozu se zvyšuje citlivost díky výměně detektorů a chladících systémů, což umožňuje pořizovat snímky s vysokou vědeckou hodnotou.
HST se ve svých snímcích zaměřuje na hluboké pole s cílem zachytit co největší vzdálené objekty. Po počátečním snímání HDF (Hubble Deep Field) následovalo HUDF (Hubble Ultra Deep Field), kde byla využita infračervená kamera pro pozorování vzdálenějších galaxií. Tyto projekty demonstrují, jak kosmický teleskop nad Zemí umožňuje zkoumat rané období vesmíru a struktury galaxijních kup. Frontier Fields započal šest klastrů a šest paralelních polí, čímž vznikla šestnáct zobrazení, která mají sloužit ke studiu temné hmoty a vzdálených objektů. Celý program je navržen tak, aby HST nasměroval šestkrát na různé výseky oblohy a během 36 měsíců provedl 840 oběhů kolem Země. Data jsou odesílána do DSN a následně zpracovávána do kompozitních mozaik.
V rámci Abell 2744 a MACSJ0416.1-2403 se ukázalo, že gravitační čočkování zesiluje světlo vzdálených galaxií a umožňuje objevy s vysokou přesností. První záběry Frontier Fields kupy Abell 2744 ukazují jasně vyznačenou paralelní oblast a hluboké IR zobrazení. Pradávná galaxie Abell 2744_Y1 je třicetkrát menší než Mléčná dráha, ale tvorba hvězd je desetkrát intenzivnější. Pozorování v IR odhalila objekty, které vidíme až po 13 miliard let zpět. Výsledná data umožňují zkoumání nejranějších galaxií a porozumění vývoji vesmíru.
HST je schopen pořizovat černobílé snímky na specifických vlnových délkách, které se poté kombinují do vícebarevných obrazů, čímž se odhalují chemické prvky a struktury objektů. Vědecké projekty často vytvářejí mozaikové snímky, které zobrazují široká pole a umožňují lepší rekonstrukci vzdálených zdrojů. Hubbleova kapsle informací zahrnuje širokoúhlé detektory ACS a WCF3 s různými zájmovými pásmy a filtry, které umožňují detekci i ultrafialového světla. Základní architektura programu Frontier/Parallel Fields je podporována také infračerveným Spitzerem a rentgenovou observatoří Chandra, čímž se skládá vícevlnová mozaika poznatků.
Současná situace naznačuje, že JWST, který byl vypuštěn na oběžnou dráhu v prosinci 2021, bude klíčovým nástupcem pro infračervené pozorování a pro hluboké pole budoucnosti. JWST vynesený evropskými a kanadskými partnery se nachází v Lagrangeově bodě L2 a má 6,5metrové segmentované zrcadlo. Hubbleův teleskop však zůstává důležitým nástrojem pro široké spektrum vlnových délek a pro pozorování v kombinaci s JWST i dalšími observatořemi.
Na závěr lze říci, že Hubbleův teleskop umožnil nejen prvotní potvrzení existujících teorií o temné hmotě a černých dírách, ale také poskytl přehled o vývoji galaxií a období raného vesmíru. Jeho dílo je synonymem pro mimořádné záběry, které vedly ke klíčovým objevům a rozšířily naše poznání vesmíru. Hubble však nebyl jen astronomickým nástrojem; jeho historie ukazuje, jak spolupráce mezi NASA a ESA přetváří teoretické poznatky ve vizuální důkazy pro širokou veřejnost i pro vědu.
V budoucnu bude JWST pokračovat v oslnivých objevech v infračervené oblasti a doplňovat data z HST, pokud jde o široké spektrum spektrálních pásem a detailní popis struktur raného vesmíru. Hubbleův teleskop zůstává důležitým mostem mezi minulostí a budoucností kosmických výzkumů, který ukazuje, jak gravitační čočkování a multi-wavelengthní sledování mohou odhalovat největší záhady vesmíru.